/
Text
ФЛЕРИ, Р. САНДБЕРГ
УГЛУБЛЕННЫЙ
КУРС
ОРГАНИЧЕСКОЙ
ХИМИИ
КНИГА 2.
РЕАКЦИИ И СИНТЕЗЫ
ПЕРЕВОД С АНГЛИЙСКОГО
канд. хим. наук Г. В. ГРИШИНОЙ,
канд. хим. наук, доц. В. М. ДЕМЬЯНОВИЧ,
канд. хим. наук В. В. ДУНИНОЙ
Под редакцией проф. В. М, ПОТАПОВА
МОСКВА «ХИМИЯ» 1981
Advanced Organic
Chemistry
PartB: Reactionsand Synthesis
Francis A. Carey
and Richard J. Sundberg
Ця&яНу о/ УЩл*. ОШммвШь Vi&ait
PIENUM PRESS • NEW YORK AND LONDON
УДК 54/
Кери Ф., Сандберг Р.
Углубленный курс органической химии: Пер. с
англ. В двух книгах/Под ред. В. М. Потапова.
Книга вторая. Реакции и синтезы.— М.: Химия,
1981. — 456 с-i ил.
Книга вторая посвящепа важнейшим органическим реак-
циям, применяемым в синтезе. Приведены многочисленные схе-
мы конкретных реакций с указанием выходов продуктов и
ссылками на оригинальную литературу. В копне каждой главы
даны задачи, помогающие контролировать степень усвоения
материала.
Предназначена для Химиков-органиков, а также препода-
вателей, аспирантов и студентов университетов и химических
вузов.
456 с,, 19 табл., 5 рис., 2043 литературных ссылок
© 1977 Plenum Press, New York
© Перевод на русский язык. Издательство «Химия», 1981 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ГЛАВА 1. АЛКИЛИРОВАНИЕ ПО АТОМУ УГЛЕРОДА ЧЕРЕЗ ЕНОЛЯ-
ТЫ И ЕНАМИНЫ ..................
•'1.1. Образование углеродных нуклеофилов в результате отрыва про-
тона . ...................... . . ,. . . .............9
1.2. Кинетический и термодинамический контроль при образовании
енолятов ... . . . ; . . . .....’ i . . ... 11
1.3. Другие методы образования енолятов 14
1.4, Алкилирование енолятов . . . ............ 15
1.5. Образование и алкилирование дианионов ......... 18
1.6. Влияние растворителя на алкилирование енолятов.....19
1.7. Алкилирование по атому кислорода или углерода ...... 21
1.8. Алкилирование альдегидов, сложных эфиров, нитрилов и нитро-
соединений ........................................ 24
1-9. Алкилирование енаминов — азотистых аналогов енолов и ено-
лятов ................................................ 25
LIOl С-алкнлирование путем сопряженного присоединения .... 28
Литература 32
З а д а ии...................................... . 33
ГЛАВА 2. РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНЫХ УГЛЕРОДНЫХ ЧАСТИЦ С
КАРБОНИЛЬНЫМИ ГРУППАМИ , . . .......................38
2.1. Альдольная конденсация .........-...................38
2.2. Родственные реакции конденсации ...".. . ...... 45
2.3; Реакция Маиннха . . . . . ... . ...................47
2.4. Ацилирование по нуклеофильному углеродному атому . ... 49
2.5. Реакция Виттита................................... 54
2.6. Илиды серы как нуклеофилы ..........................59
2.7, Нуклеофильное присоединен не с циклизацией..........62
Литература 63
Задача . . . . ................................. . . 66
ГЛАВА 3. РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ К КРАТНЫМ УГЛЕРОД-УГ-
ЛЕРОДНЫМ СВЯЗЯМ . . . .........................................72
3.1. Присоединение водорода ................................72
3.2. Присоединение галогенов о дородов .....................79
3.3. Гидратация и другие реакции присоединения, катализируемые
кислотами....................................................82
3.4. О кси мер курирование ............................... 83
3.5. Присоединение галогенов............................... 86
3.6. Присоединение других электрофильных реагентов ..... 90
3.7. Электрофильное замещение по атому углерода в а-иоложении
к карбонильной группе ......... ............................ 92
3.8. Гидроборирование .................................... 94
3.9. Присоединение к алленам и алкидам.................. 104
Литература 111
Задачи.................................... 114
5
ГЛАВА 4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ И ДРУГИХ
ФУНКЦИЙ . , . ........................................ . . V . . . 119
4.1. Реагенты-переносчики гйдрид-ионов . . . - . . , • . . . 119
4.2, Доноры атомарного водорода............. ............ . . 132
4.3. Восстановление растворяющимися металлами ’. . . . . 133
'Литература 139
Задачи.......................................... - * W1
ГЛАВА Б, МЕТАЛЛОРГАННЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ . т -.....................149
5.1. Органические производные металлов. I: и II групп Периодиче.
ской системы .............................• ...... . 149
5/1.1. Синтез я свойства - - , • - - . - * • - - • ..149
5.1.2. Реакции . . ........; . . . . . ... . 154
5.2. Органические производные металлов группы--ЦБ Периодической
системы .............................. ., . . ....... 163
5.3. Органические производные переходных металлов . . .... 165
5.4. Катализ перегруппировок ионами и комплексами металлов . . 171
5.5. Металл органические соединения с л-связями . . . . . ... 173
Литература 177
Задачи........................... - .................. 180
ГЛАВА 6. ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЕ, ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ПЕ-
РЕГРУППИРОВКИ И ЭЛИМИНИРОВАНИЕ ; .... ... . 185
6.1. Реакции циклоприсоединения ........,.- • • • • • .185
6,1.1, Реакция Дильса — Альдера......... . . . . ... . >186
6.1Д, Реакция лялялярного цнклоприсоедииеиия. . ... ..... ,191
6,1.3. [2+21-Циклоприсоеднненяе. в другие реакция.- приводящие к циклобу-
танам ................ ................... . . . .. . .". , . 195
6.2. Фотохимическое циклоприсоединение . . . . . ..... 197
6.3. Сигматропные перегруппировки ..... =. ............ 201
6.4. Моно молекулярные термические реакции элиминирования . . . 207
6.4.1. Циклореверсия и родственные реакции злимсщпровання ..... . 20"
6.4.2. р-Элим нн и ров ан не через циклическое переходное состояние ... -214
Литература 218
Задачи......................... ... ...................... 221
ГЛАВА 7. РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ Б АРОМАТИЧЕСКОМ ЯДРЕ . . . 228
7.1. Электрофильное замещение в ароматическом ядре . . . . 228
7.1'1. Нитрование .......................... i-.- . ..... -228
7 Л .2. Галогенцрованце , . . - , » . -. ♦ . * 7 „ * * . . « » . 230
7Л.З. Алкилирование я ацилирование по Фриделю Крафтсу......232
7Д.4. Электрофильное металлирование - ...... . , < * ...240
7.2. Нуклеофильное замещение в ароматическом ядре. . . 241
Т.2,1. Нуклеофильное замещение через ион дцазонйя • .......241
7.2.2. Нуклеофильное замещение путем присоединения Отщепления . . 245
7.2.3. Нуклеофильное замещение путем отщепления — присоединения . . 247
7.2,4, Нуклеофильное ароматическое замещение. катаявзуемое медью . . 251
73. Замещение с участием свободных арильных радикалов . . . 251
7.4. Реакционная способность полициклических ароматических соеди-
нений . . . .. . . . . . ... . . . . .... ..... • . . . .254
Литература 256
Задачи1 . . . . . . . . -• • - ...... . . . .259
ГЛАВА 8. РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ КАРБЕНОВ, НИТРЕНОВ И ДРУ-
ГИХ ЭЛЕКТРОНОДЕфИЦНТНЫХ ИНТЕРМЕДИАТОВ . . .264
S.L Карбены ..............................................264
8.1.1. Структура ............. ^264
8.1.2. Образование карбенов . .... -............. ..... .- 267
8.1.3. Реакции карбенов ...... .... .272
8.2. Нитрены ..... . . ....... . . . . ;. . . .,279
8.3, Перегруппировки элёктронодефицитных интермедиатов . . . .281
8.3.1. Миграция к углероду < ....... ... . . . . . .281
8.3.2. Миграция к азоту..... 285
8.4. Реакции фрагментации .............. . . 290
8.5. Некоторые синтетически важные реакции карбениевых ионов 291
Литература 297
Задачи.............................................. 301
ГЛАВА 9. РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ . . . . . . ..............308
9.1. Окисление спиртов в -альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты '308
9Л.1. Окислители на основе переходных металлов , .......... .308
9.1.2. Кислород, озон и пероксиды... 312
9.1.3. Другие окислители ....... . .............. . ... .312
9.2. Присоединение кислорода по двойной углерод-углеродной связи 314
9.2.1. Окислители на основе переходных металлов . . . . . . . .... .314
9.2.2. Получение эпоксидов действием перокси ди ых реагентов на олефины 316
9.3. Расщепление двойных углерод-углеродных связей ...... 324
9.31 !. Окислители на основе переходных металлов .......... . . 324
9.3. 2. Озоволнз ................. . :. ............ 325
9.4. Селективное окислительное расщепление1 по другим фуикцио- 1
нальным группам ...... ................................. 328
ВЛ.1. Расщепление гликолей ........................ -328
9.4.2. Окислительное декарбоксилирование ... . . . . . . .... .330
9.5. Окисление кетонов и альдегидов . ................... 331
9.5.1. Окислители на основе переходных металлов ............ . 331
9.5.2. Окисление кетонов и альдегидов пероксидами и кислородом . . . .333
9.5.3. Окисление другими реагентами . . .•••;, ....... , ... . . . , . 335
9.6. Окисление олефинов по аллильному положению ... ..... 336
9.6.1. Окислители и а основе переходных металлов . . ........... 336
9.6.2. Кислород, озон и пероксиды . . ... с . , . . . . . . 337
9.6.3. Другие окислители . . . ........... . . . . \ 339
9.7. Окисление атомов углерода, не несущих функциональных групп 341
Литература 343
Задачи ............................................. 348
7
ГЛАВА 10. МНОГОСТАДИЙНЫЕ СИНТЕЗЫ............................... 356
10.1. Защитные группы .... ............................... 355
10.1.1. Защита гидроксильной группы ... . . .........356
10.1.2. Защита аминогруппы ........................ 361
10.1.3. Защита карбонильной группы ..." ...............363
10.1.4. Защита карбоксильной группы....................364
10.2. Синтетические эквиваленты функциональных групп........365
10:3. Асимметрические синтезы...............................370
10.4. Стратегия синтеза...................................- . 375
Литература 393
Задачи ................................................394
ГЛАВА 11. СИНТЕЗЫ МАКРОМОЛЕКУЛ ................................402
11.1. Полимеризация ........................................403
1 1.1.1. Цепная полимеризация....................... 403
11 .L2. Поликонденсация . . . ........................410
11.2. Синтез пептидов и белков.......................... . . 413
11.3. Синтез нуклеозидов, нуклеотидов и полинуклеотидов.....420
Литература 428
Задачи ....................................... . 430
Литература к задачам............................... 433
Предметный указатель...................................443
ГЛАВА 1
АЛКИЛИРОВАНИЕ ПО АТОМУ УГЛЕРОДА
ЧЕРЕЗ ЕНОЛЯТЫ И ЕНАМИНЫ
Алкилирование углеродных нуклеофилов с помощью процессов
5д,2-типа является важным методом синтеза органических соединений.
В этой главе описано образование и алкилирование таких нуклеофилов.
Алкилирование и ацилирование частиц с нуклеофильными углеродными
атомами по другим механизмам рассмотрено в гл. 2.
1.1. ОБРАЗОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НУКЛЕОФИЛОВ
В РЕЗУЛЬТАТЕ ОТРЫВА ПРОТОНА
Самый общий метод образования нуклеофильного атома углерода
заключается в отрыве протона. Образующиеся при этом анионы назы-
вают карбанионами. Удаление протона от атома углерода значительно
ускоряется при наличии заместителей, которые могут стабилизовать воз-
никающий отрицательный заряд. Особенно важную роль в качестве
таких заместителей играют карбонильные группы; образующиеся в
этих случаях карбанионы часто называют енолятами. Некоторые
типичные примеры отрыва протона приведены на схеме 1.1. Схема 1.2
СХЕМА 1.1. ОБРАЗОВАНИЕ УГЛБРОДНЬТХ НУКЛЕОФИЛОВ ПУТЕМ
ОТРЫВА ПРОТОНА
0 0 оно
II II II' I и
С2НйОС—СН2—СОС2Н3 -}- В" ч“- С8Н5ОС—С—COC2HS вн
0 0 оно
II II II I II
СН3С—СН8—COCsHe + В’ =₽=h CH3C—С—COCjHs + BH
О н о
II I II
N=C— СН2— СОС2Н5-ЬВ" N=c—С—COCaHs-}-вн
н
I
RCH2—N02 -}- В" RC—NOS + ВН
О НО
II I II ,
RCH2—CR' + B' RC—CR' + BH
СХЕМА 1.2, РЕЗОНАНС В НЕКОТОРЫХ КАРБАНИОНАХ
НО НО'
I II II
RC—CR' - RC=CR'
Н
I +
RC=N
ОНО
II I II
RC— С—СОС2Н5
О' Н О ОНО'
I I II II I I 1
RC=C—СОСгНв А-> RC—C=COC2HS
НО НО" но
I II II I II
N=C—С—СОС2Н5 N=c-С=СОС,НВ ч->- "N—С=С—COC2HS
9
ТАБЛИЦА 1.1. ПРИБЛИЖЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ рЛ РЯДА СН-КИСЛОТ
И ОСНОВАНИЙ - КАТАЛИЗАТОРОВ
СН-Кислота , , pKJlaj ; Основание Ho. 61 pK*
daNCHiNO, ch3coch2no2 СаНзЫО2 CH5COCJKCOCH3 3,6 5,1 8,6 9 CHSCOO" 4,2
PhCOCH2COCHa 9,6 PhO” 9,9
ch3no2 10,2
СНЭСОСН2СООС2Н5 10,7 (C2H5)3N 10,7
CH3COCH(CH3)COCH3 ncch2cn CaHsOOCCHaCOO C2Hs Циклопентадиен 11 11,2 12,7 14,5 (CjHs)2NH 11
C^sOOCCHCCsHaJCOOCiHs 15 HO' CH3O' СгНДГ 15,7 ,16 18
СНзСОСНд Флуорен 20 20,5 (CH3)3CO' 19
CHsCN 25
PhsCH • pX сопряженной кислоты. 33 HsbT CHsSOCHj (C2H5)2xr CH3(CH2)3Li 35 35 36 >45
иллюстрирует возможную делокализацию отрицательного заряда в об-
разующихся карбанионах.
Положение равновесия в таких кислотно-основных реакциях зави-
сит от относительной кислотности СН-кислоты и частиц ВН (или, на-
оборот, основности В~ и карбаниона). В табл. 1.1 приведены значения
рК для типичных СН-кислот и сопряженных ВН-кислот обычно исполь-
зуемых оснований. Приведенные значения являются приближёнными
из-за отсутствия метода точной оценки абсолютной кислотности в опре-
деленном растворителе для веществ, имеющих сильно различающуюся
кислотность. Кроме того, относительная кислотность может значительно
изменяться при переходе от одного растворителя: к другому.
Исходя из значений рК, приведенных в табл. 1.1, заместители по их
способности стабилизовать карбанионы можно расположить в следую-
щий ряд:
NO2 > COR > CN да CO2R > SOR > SOR > Ph > R
Сравнивая приближенные значения рК сопряженных кислот основ-
ных катализаторов и СН-кислот, можно определить положение кислот-
но-основного равновесия для данной комбинации реагент — основание.
Например, в случае простого диалкилкетона можно видеть, что под
действием гндроксид-нона или первичных алкоголят -ионов происходит
лишь частичное превращение кетона в анион:
О О'
II I
RCCH3 + RCH2O" г— RC==CHa+RCHjOH
В присутствии третичных алкоголятов, которые обладают несколько
большей основностью, сравнимой с основностью енолятов, происходит
более полный перенос протона:
О О'
RC—CHs + RsCO' R«l=CH2-i- R3COH
10
Более сильные основания, например амид- и гидрид-воны, днметнл-
сульфоксид-анион и трифевилмегил-аниоц, практически полностью пре-
вращают кетон в енолят:
О О'
RC—СН3 + PhjCLi —* RC=CH2-p P;i-,CH
Для любой: из СН-кислот можно определить положение кислотно-
основного равновесия с данным основанием. Положение такого равнове-
сия важно учитывать при рассмотрении других аспектов реакций карб-
анионов.
1.2. КИНЕТИЧЕСКИЙ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
ПРИ ОБРАЗОВАНИЙ енолятов
Атомы водорода метиленовой или метиновой групп, связанных с
двумя электроноакцепторными заместителями, удаляются под действием
основания* гораздо быстрее, чем ври наличии лишь одного активирую-
щего за местптел я. Обр азующийся карбанион та кже бол ее устойчив, чем
изомерные ’анионы, в которых отрицательный заряд может делокализо-
ваться только за счет одного из заместителей. Например,, в ацетоуксус-
ном эфире водород из положения 2 удаляется предпочтительнее по срав-
нению с менее кислыми протонами при. С-4:
О О. О
И . В- г- - II
CHjCCHiCOOCiHs * CH3CCHCOOC2HS СН2ССН3СООС2Н5
(основной продукт) (минорный продукт)
ООО
II ... В.' . = ч II II-
PhCHjCCHjCIE ~-► PhCHCCH2CHs PhCH2CCHCH3
(основной продукт) (минорный продукт)
При наличии одной активирующей- группы конкурирующие направ-
ления образования изомерных енолятов обычно различаются не столь
резко: Важным для рассмотрения является случай несимметричных ке-
тонов. Исследования в этой области до некоторой степени позволили
понять факторы, определяющие,: какой из Возможных енолятов обра-
зуется.
Состав смеси енолятов может определяться кинетическим или тер-
модянамяческим: факторами. В первом случае определяющими являются
относительные скорости двух конкурирующих реакций отрыва протона:
О
в- II в-
р-~- R2CHCCH2R'
О' О'
R2C=CCH2R' R2CHC—CHR'
1. 2
[1] _. ka
[21
Соотношение образующихся продуктов контролируется кинетическим
фактором. Однако, если возможно быстрое взаимное превращение ено-
И
лятов (I) и (2), то установится равновесие, положение которого будет
зависеть от термодинамической устойчивости енолятов:
О
к2снЛсвд' -g—|
О' О’
I , к I
R2C=CCH2R t > r-chc=chr
1 2
В этом случае состав продуктов контролируется термодинамически.
Регулируя условия, при которых из кетона образуется смесь ено-
лятов, можно контролировать реакцию кинетическим или термодина-
мическим фактором.‘Кинетический контроль будет наблюдаться в тех
случаях, когда взаимное превращение образовавшихся енолятов проис-
ходит медленно. Это отмечается при использовании очень сильных ос-
нований, например трифенилметиллития, в апротонном растворителе
в отсутствие избытка кетона. Применение ионов лития также благо-
приятствует кинетическому контролю. Протонные растворители и избы-
ток кетона применять не следует, так как они способствуют протеканию
равновесных реакций переноса протона с последующим образованием
енолятов.
О" О О О'
1 1 II I
R2C=CCHsR'+ RsCHCCHsR' R3CHCCH2R' -? R2CHC=CHR'
1 2
Из-за малого объема катион лития тесно координируется с атомом кис-
лорода енолята, что снижает скорости реакций протонного обмена.
Хаус с сотр. [2] исследовали состав енолятов, образующихся в ус-
ловиях кинетического контроля при добавлении кетона к раствору три-
фенилметиллития в апротонной среде диметоксиэтапа. В присутствии
избытка кетона устанавливается -равновесие (термодинамический кон-
троль). Состав смеси енолятов определяли по данным реакции с уксус-
ным ангидридом. При этом быстро образуются ацетаты енолов; после-
дующее определение их .соотношения отражает соотношение присут-
ствующих в растворе енолятов.
О" О" OOCCHs OOCCHs
| | (СЩСОЦО [ |
R2C=CCH3R'+ R2CHO=CHR' ----------> REC=CCH2R'+ r2chc=chr7
Смесь ацетатов енолов можно анализировать с помощью газовой
хроматографии или ПМР. Результаты, полученные для ряда кетонов,
представлены в табл. 1.2. Из этих и аналогичных данных выведена оп-
ределенная зависимость: условия кинетического контроля обычно благо-
приятствуют образованию менее замещенного енолята. Это объясняется,
вероятно, тем, что по стерическим соображениям отрыв менее затруд-
ненного протона, протекает быстрее, чем отрыв более затрудненного
протона, а эта более быстрая реакция приводит к менее замещенному
еноляту. Аналогичные результаты были получены при использовании
вместо трифенилметиллития диизопропнламида лития [2а]. Однако в
равновесной смеси обычно преобладает более замещенный енолят. С по-
вышением степени замещения возрастает устойчивость двойной углерод-
углеродной связи; в результате подобного влияния заместителей увели-
чивается устойчивость более замещенного енолята.
12
ТАБЛИЦА 1.2. СОСТАВ СМЕСИ ЕНОЛЯТОВ [Ч
Содержание енолятов
в смеси (в %)
Кетон
Образующиеся еноляты
при нинети*
ческам
контроле
при термо т '•
дин а ми ческой
контроле
О
||
(СНз)гСНССНгСН»
о
II
СНз(СНг)4ССНз
(СНз)2Нс/
с=снснэ
/°"
СНз(СНг)3СН==с/
^CHs.
О"
I
CHa(CHs)4C=CH2
28
72
10
90
< 1
>99
~25
~75
Отрыв протона в «,|3-ненасыщенных кетонах происходит от у-угле-
родного атома с образованием более устойчивого енолята:
О О" .О’
О в- [ I
R2CHCCH=CHCH2R' —► R2CHC=CHCH=CHR' > R2C=CCH=CHCH2R'
(более устойчив) (менее устойчив)
Различная устойчивость этих изомерных енолятов объясняется тем,
что первая система является полностью сопряженной, а во второй
имеется перекрестное сопряжение. Во втором изомере делокализация
отрицательного заряда ограничивается атомами кислорода и «-угле-
рода, тогда как в полностью сопряженной системе отрицательный заряд
распределен на атоме кислорода и а7- и p'-углеродных атомах.
Термины «кинетический контроль» и «термодинамический кон-
троль» * применимы и к другим реакциям; в общем виде эта концепция
* Английский термин control переводится не только как контроль, но и как управ-
ление. Второе слово было бы более подходящим по смыслу, однако мы будем употреб-
лять вошедший в русскую терминологию термин «контроль». — Прим. рвд.
13
была рассмотрена в разд. 4.8 книги 1. При обсуждении других реакций
в этой главе мы будем считать, что условия и реагенты благоприят-
ствуют образованию «термодинамического продукта». Это означает, что
действующий механизм обеспечивает установление равновесия между
различными возможными продуктами. Если эта справедливо, то строе-
ние главного. продукта можно предсказать, исходя из относительной
устойчивости различных возможных продуктов. Если данная реакция
контролируется «кинетически», предсказание или объяснение относи-
тельных количеств полученных продуктов вытекает из анализа конкури-
рующих скоростей их образования.
1.3. ДРУГИЕ МЕТОДЫ ОБРАЗОВАНИЯ ЕНОЛЯТОВ
Отработка условий, при которых литиевые еноляты определенного
строения не находятся в равновесий с другими возможными-изомерами,
стала возможной при введении в практику более специфических реак-
ций образования енолятов, чем простой отрыв протона. Три такие реак-
ции и их механизмы представлены на схеме 1.3.
Синтетическое использование растворов, содержащих специфиче-
ские енолятные частицы (т. е. еноляты определенного строения), опи-
сано в следующем разделе. /-
Расщепление триметилсилиловых эфиров и ацетатов енолов метил-
литием (реакции 1 и 2 в схеме .1.3) как путь образования'специфическнх
енолятов ограничивает малая доступность исходных веществ, Получение
триметилсилиловых эфиров и ацетатов енолов из соответствующих ке-
тонов обычно приводит к смеси двух возможных производных, которую
затем необходимо разделять. Иногда можно найти условия, благоприят-
ствующие образованию одного из изомеров; например, при взаимодей-
ствии 2-метилциклогексанона с диизопропиламидом лития и триметил-
хлорсиланом соотношение менее замещенного и более замещенного эфи-
ров составляет 99 ; 1 (кинетически Контролируемые условия) [3] .\
Восстановление а,р-непредельных кетонов литием в жидком'ам-
миаке (реакция 3 схемы 1.3) является более общим методом образова-
ния специфических енолятов, так как необходимые исходные, соедине-
ния легко получаются различными реакциями конденсаций (см. гл, 2)_.
СХЕМА 1.3. ОБРАЗОВАНИЕ ЕНОЛЯТОВ ОПРЕДЕЛЕННОГО СТРОЕНИЯ
14
1.4. АЛКИЛИРОВАНИЕ ЕНОЛЯТОВ
Алкилирование таких /соединений, как Р-двкетоны, p-кетоэфиры и
эфиры малоновой кислоты, можно проводить в спиртовых средахФ при-
сутствии алкоголятов металлов в качестве оснований. При наличии двух
электроноакцепторных заместителей отрыв протона от углеродного ато-
ма, находящегося м с жду ними, б л а го и р ия тству е т: об р а з о в а нто ед и н -
ственного енолята, алкилирование которого затем проходит по 5дг2-ме-
ханизму.
На схеме 1.4 представлены некоторые примеры важных реакции ал-
килирования достаточно кислых;СН-кислот. Эти реакции имеют важное
значение в синтезе различных кетонов, карбоновых кислот и родствен-
ных соединений, как показано на схеме 1.5. Ё них действует общий
ха низ м, включающий катализируемое основанием образование карб-
аниона с последующей: нуклеофильной атакой ио :5д2-‘мехайизму. Ал-
пилирующий агент.должен быть 'подходящим для .$л-2-реакцци. Наибо-
лее пригодными субстратами являются первичные- алкилгалотениды и
сульфонаты. В случае вторичных галогенидов и сульфонатов выходы
обычно ниже из-за конкурирующих реакции элиминйроваййя- Третичные
галогениды и сульфонаты непригодны, так как для них реакцийэлйми-
ннроваийя протекают быстрее, чем реакции замещения.
l При использовании достаточных количеств основания и алкилирую-
щего агента можно провести дналкилировайие метиленовой группы. Од-
нако диалкилирование может “быть и йёжеД'ательныМ: побочным про-
цессом, если необходимо меню алкилирован ное производное. Применение
ди галоген алканов в качестве алкилирующих агентов приводит к обра-
зованию циклов; на схеме 1.4 это иллюстрируется синтезом диэтилового
эфира циклобутандикарбоновой кислоты (реакция 7). Возможны также
внутримолекулярные реакции, как видно на примере синтеза нитрила
циклопропан кар боновой кислоты (реакция 8, схема 1.4).
СХЕМА 1.1. АЛКИЛИРОВАНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО СИЛЬНЫХ СН-КИСЛОТ
(СНг)3СН3
HaOEt |
(1) [Зе] CI I.,COCH2COOC2I к СН3(СН2)3Вг£; СН3СОСНСООС-Н3 (69-72%>
/=\ NaOEt
($) [;в>] ch2(Cooc2h3)j ci сн(соос2н5)г (6i %>
сн,
К2См3 |
(3) [Зв] СН3СОСН3СОСН3 + СН31 -------Г СНзСОСНСОСН, (75-^77%}
C.H2C.OOC,HS
NaOEt |
(4) [Зг] CHjCOGHjCOOCgHs + С1СН2СООС2Н5 --------> СН3СОСНСООС2Н3
(5) [3d]: PlhCHCN + KWa PhjCCN
CH2Ph
PhaCCN + PhCIBCl —* PiiXCN ра-ад
(6) [Зе) PKCHiGOQG2Hs+-MaNH, —> PhCHCOOCJls
CH2CI-I2Ph
I
PhCHCOOC2H3-|-PhCH2CH2Br PhCHCOOCJh (77-81%i
NaOEt /\ /COOCaHs
(7) [Зж] CH2(COOC2HS)2 + BrCH2CH2CH2Cl (53-35%)
VoOQHs
(8) [3.4] ClCH2CM2CH2CM -]- ЬЫ4Н, kV—CN (5S- 53%)
15
СХЕМА 1.5. СИНТЕЗ КЕТОНОВ И ПРОИЗВОДНЫХ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
МЕТОДАМИ АЛКИЛИРОВАНИЯ
(СН2)аСН3 (СН2)3СН3
| Н2О, “ОН | Н+, А
(t) [3u] CH3COCHCOOC«HS ------------> СН3СОСНСОО“ -------->
—► СН3СО(СН2)4СН3 (52-61%)
(см. схему 1.4)
NaOBu
(2) [Зк] СН2(СООС2Н5)2 + С;Н15Вг ------* С7Н13СН(СООС2Н6)г
I. Н2О, “ОН
CrHI5CH(COOC2Hs)2 --------—С7НиСН(СООН)я
2. Н*
(3) [зл
С7Н!5СН(СООН)2
* >• C3HtsCOOH (66-75%)
—Соз
соон а
4. Н2О, “ОН
—СООН+ сог
(4) [Зл]
(5) [За]
/СООС2Н3
\/\сООС2Н5
(см. схему 1.4)
2. Н'
соон
(72-76%)
При наличии одного электроноакцепторного заместители, например
в простых кетонах; сложных эфирах и нитрилах, для получения алкили-
рованного производного с высоким выходом необходим тщательный кон-
троль условий реакции. Применение оснований, под действием которых
возможно только частичное превращение субстрата в анион, может
приводить к реакциям альдольной конденсации в случае кетонов и кон-
денсации Кляйзена в случае сложных эфиров (обсуждение этих реак-
ций см. в гл. 2). Частично избежать этого можно при использовании
очень сильных оснований, таких как амид-, гидрид- или трифенилмй1тил-
анионы.
Как уже отмечалось, у несимметричных кетонов реакции опфыва
протона обычно приводят к образованию смеси различных возможных
енолятов, состав которой контролируется .кинетическим или термо,дина-
мическим факторами. В качестве наиболее простого случая рассмотрим
образование енолятов, генерируемых методами, описанными в раздй1.3.
Здесь преобладает один енолят и последующее алкилирование приводит
в основном к продукту его алкилирования. Некоторые примеры алкили-
рования специфических енолятов приведены на схеме 1,6.
Реакции (3) и (4) на схеме 1.6 иллюстрируют образование по(йоч-
цых продуктов в результате ди алкилирования. Диалкилирование про-
исходит в силу того, что образующийся моноалкклировацный ироадхт
16
СХЕМА IS АЛКИЛИРОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ СПЕЦИФИЧЕСКИХ ЕНОЛЯТОВ
может реагировать с неалкилированным енолятом с образованием ено-
лята алкилированного кетона;
сн,1
Такие процессы могут очень быстро протекать в протонных раство-
рителях или при использовании слабо координирующегося катиона. Это
является причиной того, что при катализируемых основаниями реакциях
алкилирования кетонов в протонных растворителях редко получают
хорошие выходы продуктов моноалкилироваиия, Уменьшить эти труд-
ности можно при использовании специфических литиевых енолятов в
апротонных растворителях [4]. Стереохимию алкилирования енолят
исследовали путем определения конфигурации продуктов алкнлиров
ния циклических кетонов. Таким образом была изучена стереохимия а.
килировапия енолятов 3 [5] и 4 [6];
В еноляте (3) отсутствует предпочтительность одного из двух воз
можных подходов алкилирующего агента; енолят (4) дает больше тоге
продукта, в котором новая алкильная группа занимает аксиальное по-
ложение. В общем случае высокой стереоселективности в отношении
атаки двух сторон енолятной системы можно ожидать и тогда, когда
одна из них стерически затруднена. В этом случае алкилирование мо-
жет быть полностью стереоселектнвным.
1.5. ОБРАЗОВАНИЕ И АЛКИЛИРОВАЕ^ТДИАНИОНОВ
В присутствии очень сильного основания, например амид-иона или
лктнйорганического реагента, диорбонилыше соединения можно пре-
вратить в их дианиояы. Последующее алкилирование таких дианионов
СХЕМА 1.7. ОБРАЗОВАНИЕ И АЛКИЛИРОВАНИЕ ДИАНИОНОВ
(1) [7й]
(2) 176)
(3) [7s]
(4) [7s]
О' О'
| 1 к PhCHgCi
СНзСОСН=СНО" + KNHi —> СН,=ССН=СН
—+ Р11СН2СН2СОСН2СНО
О" О'
I | 1. BuBr
СНзСОСНгСОСНз + 2NaNH3 —> СН2=ССН=ССН3 а+
—► СНа(СН3)4СОСНгСОСН3 <81-82%)
О О'
« 2.‘w I I
СНзССНаСООСНз------->- СН2=ССН:=СОСН3 *
о
II
—> СНаССНгЪССНаСООСНз Й4%)
16
проходит предпочтительнее по месту с более высокой основностью, чем
по углеродному атому, находящемуся между двумя карбонильными
группами. Как уже обсуждалось выше, предпочтительном направлением
атаки в моноанионе является более кислая метиленовая группа, акти-
вированная двумя карбонильными заместителями. Возможность регули-
рования направления моноалкилирования выбором количества и при-
роды основного катализатора значительно расширяет синтетические
возможности алкилирования енолятов [7]. Несколько примеров обра-
зования и алкилирования дианионов приведено на схеме 1.7,
1.6. ВЛИЯНИЕ РАСТВОРИТЕЛЯ НА АЛКИЛИРОВАНИЕ
ЕНОЛЯТОВ
Некоторые апротонные полярные растворители, например диметил-
формамид, диметилсульфоксид, гексаметялфосфорамид, заметно уско-
ряют реакции алкилирования енолятов [8]. Ниже представлены относи-
тельные скорости алкилирования натриевого енолята диэтилового эфира
н-бутилмалоновой кислоты бутилбромидом в различных растворителях.
Сильное увеличение скоростей в днметилформамнде и диметил сульфок-
сиде отражает влияние полярных апротонных растворителей:
Растворитель
Бензол
ТетрагиДрофураи .
Ди метоксиэтан - □ ,
Отцоснтель*
ван
скорость
алки.ти.рона*
ния
1
14
80
Отв овите аь-
НЭЯ
Р астворитель с коре сть
алолвроназ
НИЯ
Диметилформамид , □ > 970
Диметилсульфоксид . > 1420
Природа растворителя определяет непосредственное окружение
карбаниона. В неполярных растворителях, таких как углеводороды или
простые эфиры, карбанионы тесно ассоциированы с ионами металла
в ионные пары или агрегаты ионов;
иамаятмрз
агрегат даиои
Растворимость в таких растворителях ограничена. В неполярных
растворителях невозможно разделение и сольватация енолята и иона
металла, В гидроксил содержащих растворителях диссоциация агрегатов
и ионных пар ускоряется вследствие сольватации как аниона, так и ка-
тиона полярными гидроксильными группами. Между растворителем и
еиолят-анионом образуются водородные связи:
+ ROH
..HOR
Rx + /R
W
.Такие растворители, как диметилформзмид, имеют относительно боль-
шие дипольные моменты. Атомы кислорода, являясь местом повышенной
электронной плотности, способны координировать положительно заря-
женные ионы металла. Положительные участки в молекулах этих рас-
творителей менее эффективны при сольватации анионов, возможно, по
крайней мере частично, из-за экранирования положительного заряда в
каждой молекуле метильными группами.
,.О
Н—cf'
СНз
I
СНз
Нз
о
II
СН3— S—СНз
сн3
О'
I
СН3—S—СНз
В этих полярных растворителях еноляты щелочных металлов сущест-
вуют в виде ионных пар, однако сила притяжения между ионами сни-
жается за счет значительной сольватации катиона [9].
О"
М++СНз— S—СНз
4
СНз—S—СНз
О'
м+
о~
СНз— s—СНз
+
Понятно, что различное окружение в таких разных средах оказы-
вает сильное влияние на реакционную способность енолят-аниона. Для
протекания алкилирования сольватация енолят-аниона, по крайней мере
частично, должна быть нарушена. X
Высокая реакционная способность в полярных апротонных раство-
рителях является главным образом следствием того, что анион в основ-
ном не сольватирован, а для разрушения ионных пар или сольватной
Рис. 1.1. Повышенная реакцион-
ная способность несольватиро-
вапных енолятов:
1 — энергия сольватированного
енолята; 2— энергия не сольвати-
рованного енолята; 3 — эиергйя,
необходимая для разрушения соль-
ватной оболочки; 4, 5 — энергии
продуктов реакций.
оболочки необходима лишь незначительная энергия. Другими словами,
несольватированный енолятный реагент обладает относительно большей
энергией, чем сольватированный ион, поэтому энергия активации реак-
ции снижается. Это различие в реакционной способности представлена
на рис. 1.1,
20
1.7. АЛКИЛИРОВАНИЕ ПО АТОМУ КИСЛОРОДА
ИЛИ УГЛЕРОДА
В енолят-анионах имеются две возможности для алкилирования.
Нуклеофилы, которые имеют более одного потенциального места для
электрофильной атаки, называют амбидентными нуклеофилами. Если
алкилирующим агентом является алкил галогенид, то обычно доминирует
алкилирование по углеродному атому.
О’ о
С-Алкилировайие: R—i=CH2 + R'—X —> R—i—СН2—R'
О- О—R'
О-Алкилирование: R—С=^СН2 4- R'—X —► R—С^=СН2
Рассмотрим причины, определяющие предпочтительность С-алкили-
рования; при этом нужно учитывать три взаимосвязанных фактора. Во-
первых, степень сольватации еволят-аниона оказывает сильное влияние
на реакционную способность аниона (см. разд. 1.6). Детали строения
сольватированного аниона могут влиять па соотношение продуктов О-
и С-алкилировання_ Если атом кислорода более сильно сольватирован,
чем атом углерода, можно ожидать большей реакционной способности
по углеродному атому. Поскольку в еноляте на атоме кислорода сосре-
доточен больший отрицательный заряд, можно ожидать наиболее силь-
ной сольватации атома кислорода за счет образования водородных
связей.
Во-вторых, как уже обсуждалось в гл. 5 книги 1, нуклеофильность
в реакциях S#2 связана с поляризуемостью, Чем легче электронное^об-
лако нуклеофила может быть деформировано при образовании свя,^
тем более сильным будет нуклеофил в реакциях 5лг2-типа. Сравнение
нуклеофильности углеродного и кислородного атомов амбидентного иона
енолята приводит к выводу, что менее электроотрицательный атом угле-
рода является более поляризуемым и поэтому должен быть более ну-
клеофильным.
Наконец, нужно сравнить структуру переходных состояний при ал-
килировании по углеродному и кислородному атомам:
„ S"-
R" "«. ЕГ 'Н RfSl
5 6 7
S-
R..^O Rx.,0 R
lA- s- R'T’R
H '-X н
5 8 9
Сопоставление связей, имеющихся в продуктах О- и С-алкилирования,
указывает на значительно большую устойчивость кетона из-за большей
прочности связи С = О в карбонильной группе:
с—О 79 С=О 173
С—О 79 С—С 80
С=С 145 С—С 80
303 ккал/иоль 332 ккад/моль
В условиях большинства реакций алкилирования продукты О- и
С-алкилирования обычно взаимно не. Превращаются, поэтому непосред-
ственно на основании термодинамических данных нельзя правильно
21
предсказать предпочтительность С-алкилирования. Однако переходные
состояния (6) и (8) в значительной степени напоминают соответственно
продукты (7) и (J?). Поэтому можно ожидать, что в случае С-алкилнро-
ваяия энергия переходного состояния будет ниже, отражая, тем самым,
большую устойчивость продукта С-алкнлирования (рис. 1.2). Таким
Рис. 1.2. Энергетические профили реак-
ций О- (верхняя кривая) и С-алкили-
роваяия нижняя кривая).
образом, конкуренция между О- и
С-алкилированием зависит от сов-
местного действия эффектов соль-
ватаций, нуклеофильности С- и О-
атомов енолят-иона и строения пе-
реходного состояния.
Для еволят-аннонов обычно пре-
обладает С-алкилирование. Однако
при использовании высокореакцион-
носпособного алкилирующего аген-
та переходное состояние больше на-
поминает реагирующий енолят-нон, чем продукт; на атоме кислорода
сосредоточен значительный заряд, что приводит к О-алкилироваяию,
Алкилирование по атому кислорода при катализе основаниями не
характерно Однако такие реагенты, как диазометан или ион триэтилок-
сония, могут реагировать по атому кислорода (5].
Алкялсульфаты и -сульфонаты в отличие от соо зетствующпх гало-
генидов проявляют большую тенденцию к образован,‘ю продукта О-ал-
килирования. Метилхлорметиловый эфир, чрезвычайно активный гало-
генид, дает продукт О-алкилирования с исключительно высоким выхо-
дом [10]
Еноляты с пространственно затрудненным атомом углерода также
дают значительные количества продуктов О-алкилирования, особенно
при реакции в полярных апротонных растворителях. Например, дифе-
нил ацетофенон в присутствии диметилсульфоксида образует большое
количество продукта О-алкилирования [И]:
СН3О\
Ph/
О Ph
II 1
Ph С-—.G**—CHS
I
• Ph
Выхад. %
Y А Б
МеО(СНг)гОМе, MeSOMe ..... 50 50
Me:1CGH............................. 4 96
22
Гексаметил фосфорамид, другой биполярный апротонный растворитель,
способствует увеличению отношения продуктов О- и С-алкилирования
аниона ацетоуксусного эфира по сравнению с наблюдаемым в диметил-
сульфоксиде. Этот растворитель может быть использован, когда необ-
ходимо провести О-алкилирование [12].
При алкилировании фенолят-аннона конкуренция между С- и О-ал-
килированием гораздо менее выражена:
В этом случае С-алкилирование энергетически невыгодно, так как в ходе
этого процесса разрушается ароматическая система:
Для фенолят-ионов было четко продемонстрировано влияние раствори-
теля на направление алкилирования. О-Алкилирование преобладает в
таких растворителях, как диметил сульфоксид, диметил форм амид, про-
стые эфиры, спирты. В воде, феноле и трифторэтаноле образуются зна-
чительные количества продукта С-алкилирования [13], Можно полагать,
что эти растворители образуют очень прочные водородные связи с ато-
мом кислорода фенолят-аниона. Сильная сольватация снижает реак-
ционную способность атома кислорода и благоприятствует алкилирова-
нию по атому углерода.
В енолятах, полученных при отрыве протона от у-углеродного атома
«^-ненасыщенных кетонов, имеются три возможных места для атакн
электрофилом: атом кислорода, а- и у-углеродные атомы;
Кинетически как протонирование, так и алкилирование, направляются
преимущественно по а-углеродному атому. Протонирование такого ено-
23
лята служит методом превращения а-,р-ненасыщенных кетонов и слож-
ных эфиров в менее устойчивые р,у-ненасыщенные изомеры:
(осковаой продукт) (минорный продукт)
1. LiNR®
СН3СН=СНСООС2Н5 ----------►
2. Н2О
—> СН2=СНСНгСООСгНв + СНзСН=СНСООСгНБ {См. [ 15J)
(87%) (13%)
Алкилирование также проходит селективно по сс-углеродному ато-
му, однако данные еноляты чрезвычайно склонны к диалкилированию,
что затрудняет введение одной алкильной группы [16].
1.8. АЛКИЛИРОВАНИЕ АЛЬДЕГИДОВ, СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ,
НИТРИЛОВ И НИТРОСОЕДИНЕНИИ
Среди классов соединений с функциональными группами, способ-
ными стабилизовать отрицательный заряд на атоме углерода, наиболее
подробно изучены кетоны. Катализируемое основаниями а-алкилирова-
ние альдегидов наблюдается редко: в этих условиях альдегиды чрезвы-
чайно легко подвергаются альдольным конденсациям (см. гл. 2); эта
реакция преобладает в присутствии основанию которые только частично
превращают альдегиды в сопряженные основ, пня. Для алкилирования
альдегида может быть использовано его полг ре превращение в енолят
под действием очень сильного основания с последующим введением ал-
килирующего агента, однако примеров таких реакций относительно не-
много. Косвенным методом алкилирования альдегидов является алкили-
рование через енамины или магниевые соли иминов. Эти реакции рас-
смотрены в разд. 19.,
Для катализуемого основанием алкилирования простейших слож-
ных эфиров необходимы сильно основные катализаторы. Более слабые
основания, например алкоголяты, способствуют реакциям конденсации
(см. гл. 2). Только недавно был разработан достаточно удобный метод
получения енолятов сложных эфиров. Сильно пространственно-затруд-
ненные основания, особенно анион диизопропиламида, при низкой тем-
пературе не присоединяются по карбонильной группе, а отрывают про-
тон из «-положения сложных эфиров и лактонов [17а—17в]. Образую-
щиеся еноляты легко алкилируются алкилбромидами или алкилиодида-
ми, например [17а]:
1, UNR,
СНзССНгЬСОООД» ', > СНДСНЖСНСОООДб (83%)
Д, |
СНз
Для образования енолятов можно применять и менее затрудненные ос-
нования, если использовать для предотвращения реакций по карбониль-
24
ной группе грет-бутиловые эфиры. Например, при алкилировании трет-
бутилацетата успешно применяют амид лития в жидком аммиаке [18].
Хорошими субстратами для С-алкилирования служат нитрилы фе-
нилуксусной кислоты. Фенильная группа повышает кислотность связи
С—Н и стабилизует образующийся анион:
Поскольку алифатические нитрилы имеют менее кислый характер, для
полного превращения их в анионы требуются более сильные основания.
Однако алкилирование простых нитрилов исследовано еще слишком
недостаточно для того, чтобы выявить условия успешного С-алкилиро-
вания.
Алифатические нитросоединения имеют более кислый характер, чем
альдегиды, сложные эфиры, кетоны или нитрилы, однако алкилирование
образующихся анионов почти всегда проходит предпочтительнее по
атому кислорода, чем по атому углерода [19]:
в“ + R'CH2X +
RCHiMOj ----»- KCH=N' -----------RCH=N'
ЧТ ХО—СНЙ1?'
Продукты О-алкилирования нитросоединений, называемые нитроновыми
эфирами, очень неустойчивы и разлагаются в основных средах с обра-
зованием альдегида и оксима:
£гсн=о
Иногда эту реакцию применяют для синтез^ альдегидов из первичных
галогенидов, но с ее помощью редко удается 'получить значительные ко-
личества продукта С-алкилирования (есть, однако, и исключения) [20].
О^СНгВг ^СНО
Г +(ch3)2c=no; —> [ Ji +(ch3)2c=noh
1.9. АЛКИЛИРОВАНИЕ ЕНАМИНОВ - АЗОТИСТЫХ
АНАЛОГОВ ЕНОЛОВ И ЕНОЛЯТОВ
Азотистые аналоги кетонов и альдегидов называют иминами или
азометинами. Эти соединения можно получить конденсацией аминов
с кетонами и альдегидами [21]:
О N—R
t В
R— С—R 4- RNH2 — > R—С—R 4- Н5О
При нагревании вторичных аминов с кетонами или альдегидами в при-
сутствии кислотного катализатора происходит родственная реакция кон-
денсации, которую часто можно довести до конца удалением воды с по-
25
мощью азеотропной перегонки. Продуктом кояденсадни является заме*
щенный винйламии или еяалшн:
н+
RuCHRs + R2NH RgN-j-C—CHRa
4? I
R
H
fT + RX-e=CR2 R'£=(XcR8
R L'r
Известны и другие методы получения енаминов из кетонов; при этом
для завершения реакции применяют сильные дегидратирующие реа-
генты, Например, быстрое образование енаминов происходит при при-
бавлении четыреххлористого титана к смеси карбонильных соединений и
вторичных аминов [22]:
О NRj
2RCH2CR' + 6R2NH4-TiCl4 —> 2RCH=CR' + 4R2NH2 Cl'4-TiOj
В другом методе вторичный амин превращают в три мети лсил ильное
производное. Из-за большего сродства кремния к кислороду, чем к азоту,
образование енамина оказывается благоприятным и проходит в мягких
условиях [23]:
О NR3
II I
R2NSi(CH3)3 + RCH2CR' —> RCH«CR'+(CH3)3SiOH
Р-Углеродный атом енамина вследствие сопряжения с атомом азота
становится нуклеофильным. Действительно, при подкислении енаминов
протонирование происходит по углеродному атому с образованием ими-
ниевого иона:
R R
I + I -
R2N—C=CR3 *—> R2N=C—CRs
R R
I 14* * I
RjN— C=CR2 --> R3N=C—CHR^
Нуклеофильность [5-углеродного атома енаминов ожно использовать
в определенных синтетически полезных реакциях филирования;
r'-Q: —* R3N=C—С—R' RC—С—R'
R "к R R R
Особый интерес представляют енамины, полученные из циклогекса-
нонов. В смеси енаминов, образующихся при. взаимодействии пирроли-
дила и 2-метилциклогексанона, преобладает соединение (10) [24]:
В реакциях с замещенными циклогексанонами пирролидин склонен об-
разовывать менее замещенный енамин. Это обусловлено стерическими
факторами. Для максимального перекрывания л-орбиталей двойной свя-
зи и свободной пары электронов азота необходима копланарность ато-
26
схема is. алкилирование кетонов через енамины
(1) [24<т]
(2) [245]
(3) 124в]
(4) (24г)
мов азота и углерода. В более замещенном изомере возникает некоторое
дестабнлизующее несвязное отталкивание.
Стерическое
оттай ки-
вание
Из-за преобладания менее замещенного енамина алкилирование проис-
ходит главным образом по менее затрудненному а-углеродному атому.
Это может быть с успехом использовано в синтетических целях. При
гидролизе реакционной смеси получают алкилированный кетон. Типич-
ные реакции представлены на схеме 1.8*. Важной конкурирующее, ре-
* Метод получения енаминов, свободных от в sow еров, предложен в работе Pari-
son R., Nilsson L, Rappe C , Babadjamian A., Metzger J. — Acta Cliem Scand, 1978,
v. В 32, № 2, p. 85—92 Суть его заклинается в тон, что соли аммония. образующиеся
при протонированиз смеси енаминов, получаемых из морфолина и несимметричных ке-
тонов, депротсшируются региоселекгивно по схеме:
Соль аммония В при действии осиоианий дает только енамин А. —- Прим ред.
27
акцией является алкилирование енамина по атому азота. При гидролизе
продуктов N-алкилирования происходит регенерация исходного кетона:
Эта конкурирующая реакция значительно ограничивает успешное алки-
лирование енамина, особенно при использовании реакционноспособных
реагентов, таких как метил иод ид, бензнлгалогениды, и-галогенкетоны,
простые и сложные а-галогенэфнры. ’
Азотистые аналоги енолят-ионов можно получить из иминов и силь-
ных оснований. Образующиеся анионы алкилируют ал кил галогени-
дами:
EtMg.Br
(СН3)3СНСН=О -р (CH3)3CNH2 (CH3)2CHCH==NC(CH3)s --------->
„ „ CH2Ph CH2Ph
/Mg В r pbCHjCi | H2o |
—> (CH3)3C=CHNZ --------------> (CH3)3CCH=NC(CH3)3----> (СНз)2ССН=О
Мсн3)3
=0
c«He
Установлено, что в этих реакциях алкилирование несимметричных ке-
тонов проходят в основном по менее затрудненному атому угле-
рода [25]; ।
О 1. RNHj О
И Ч. RMgX И
СНэССН(СН3)г СН3(СНг)4ССН(СН3)г роад
4. Н2О
В основе синтетического использования производных дигидрооксази-
на лежат родственные превращения. При взаимодействия с гидридом
натрия четвертичная соль (12) превращается в циклический енамин(13),
который можно алкилировать. После восстановления и гидролиза про-
дукта алкилирования енамина получают альдегиды [26];
—> ЙСНаСН=О
I
НзС" N* CH*R ’
I
сн3
СНз
2. Н2О
1. ИяВЩ
1.10. С-АЛКИЛИРОВАНИЕ ПУТЕМ СОПРЯЖЕННОГО
ПРИСОЕДИНЕНИЯ
В предыдущих разделах рассмотрены главным образом такие реак-
ции, в которых новая углерод-углеродная связь образуется между ну-
клеофильной углеродной частицей и алкилирующим агентом по реакция
5^2. В этом разделе будет рассмотрен другой общий и важный метод
28
С-алкилирования, который заключается в присоединении нуклеофила
ной углеродной частицы к электрофильной кратной связи:
Реакция применяется для многих енолятов и енаминов. Типичными
электрофильными партнерами в этой реакции являются «^-ненасыщен-
ные кетоны, сложные эфиры или нитрилы; углерод-углеродная двойная
СХЕМА 1.9. АЛКИЛИРОВАНИЕ УГЛЕРОДНОГО АТОМА ПУТЕМ
СОПРЯЖЕННОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ
U) 1276]
О
КОС(СНз!з
СНз + СН2=СНСООСНз ----------
(2) [276]
О
6/СНз
< , (53%)
^СНйСНгСООСНз
PhCH2CHCN + CHj=CHCN -----
CONH3
CN
I
PhCHsCCHaCHiCN (100%)
I
CONHa
(3) [27в]
Ph
CHi[COOC2H5)2 -? CH2=CCOOC2HS
NaOEt
(4) [27г]
(5) [273]
Ph
—► (C2HiOOC)2CHCH2CHCOOC2H5 (55-60%)
PhCH2N(CH3)s "OH
(CH3)2CHNOi + CH2=CHCOOCH8 ---------------->
CHs
I
—> O2NCCH2COOCH3 (80-86%)
in
CN CN
I KOH I
PhCHCOOC2H5 4- CH1=CHCN „ , > PhCCH2CH2CN (ss-m)
(СНз)зСОп ।
COOC2H6
(7) [27ж]
+ CHj.=CHCN
H2o
NCCHj
CH2CH2CN
(33%)
29
связь активируется для нуклеофильной атаки также и другими элек*
троноакцепторными заместителями, Эту реакцию называют реакцией
Михаэля или реакцией сопряженного присоединения [27]. Процесс
может также происходить и с другими нуклеофилами, например алк-
оксид-ионамя или аминами, однако реакции этого тина выходят за
рамки настоящего обсуждения.
Реакция Михаэля обычно катадизуется основанием. Все стадии об-
ратимы; как правило, применяют протонные растворители, особенно
спирты, которые протонируют промежуточный анионный аддукт и об-
разуют продукт реакции; Реакция может контролироваться термоди-
намически или кинетически в зависимости от жесткости условий реак-
ции, Наиболее обычны реакции с такими нуклеофилами, как еноляты
малоновых эфиров или p-кетоэфиров, стабилизованных двумя электро-
ноакцепторными заместителями. Получены также хорошие выходы про-
дуктов алкилирования простых кетонов и нитроалканов. Енамины также
используют в качестве нуклеофилов в реакции Михаэля. Разнообразные
олефины, в которых одна или несколько электроноакцеиторных групп
сопряжены с двойной связью, применяют в качестве молекулы-акцеп-
тора. В роли электрофильной частицы могут применяться также аце-
тилены.
Некоторые типичные примеры реакций Михаэля представлены на
схеме 19. Реакция находит очень широкое применение, большое коли-
чество примеров собрано в таблицах работы [27].
Енамины циклических кетонов при взаимодействии с акролеином
образуют бициклические кетоны [28]:
В этой реакции имеется несколько стадий, в том числе стадия, вклю-
чающая перенос енаминной функции к карбонильной группе альдегида.
Реакция начинается сопряженным присоединением;
Дальнейший механизм реггкщш точно неизвестен. По-видимому, перенос
енаминной функции происходит при частичном гидролизе И повторном
образовании енамина по а/щщгпдной группе [29]. Этот метод является
удобным путем синтеза p/да бициклических систем.
Бициклические соединения можно также получить из енаминов, ис-
пользуя би функциональные реагенты. Бромэфир (14), например, при-
за
меняется как при алкилировании $/»2-типа, так и в присоединении по
Михаэлю с образованием бициклической системы 15 [30]:
N
+ ВтСН,С=СНСООС-2Н3 —»-
соосгн3
14
^О>-сООСу-55 f
соосгн5
15
Цианид-ион по отношению к электрофильным алкенам является ре-
акционноспособным углеродным нуклеофилом, конечным результатом
реакции является присоединение цианистого водорода:
NC' +
SH
SH=р а стаор we ль
1 I
NC—С—С—Н
I I
СХЕМА I.W. ПРИСОЕДИНЕНИЕ ЦИАНИД-ИОНА К ЭЛЕКТРОФИЛЬНЫМ АЛКЕНАМ
CN CN CN
I KCN | I
(1) [31а] PhCH=CPh —PhCH-CHPh (C5~S8%J
31
Для проведения таких реакций обычно применяют спиртовые раство
цианидов калия или натрия. Для этой же цели используют комцлек
цианистого водорода с триэтил алюминием и диэтилалюминийцианид
[31]. Эта реагенты полезны в тех случаях, когда более обычная nj
цедура с использованием цианид-иона не пригодна. Данные реаген
позволяют также управлять стереохимией реакций. При использован,
первого реагента образуется кинетически контролируемый продуг
тогда как применение второго приводит к термодинамически бол
устойчивому нитрилу. Несколько примеров использования обоих мет
дов представлены па схеме 1.10.
Другой очень важный метод присоединения углеродной цепи к р*у
дородному атому аД-ненасыщенной карбонильной системы включа
применение металлоргаиическнх реагентов (см, гл. 5).
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
ЕНОЛЯТЫ
D. /. Cram., Fundamentals of Carbanion Chemistry, Academic Press, New York, NY, 196
[Д. Крам Основы химии карбанионов. Пер. с англ/Под ред И. П. Белецкой М
Мир, 1967. 300 с.]
Н. О. House, Modern Synthetic Reactions, Second Edition, W. A. Benjamin, Menlo Pari
CA, 1972, Chapter 9.
ЕНАМИНЫ
A. G. Coo A, Enamines, Synthesis, Structure and Reactions, Marcel Dekker, New York
NY, 1969
ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В ТЕКСТЕ
I. D /. Cram, Fundamentals of Carbanion Chemistry, Academic Press, New York, NY,
1965, pp. 8—20, 41 [Д. Драм. Основы химии карбанионов, М., «Мир», 1967. 300 с.]
la. Н. О. House, Modern Synthetic Reactions, Second Edition, W, A. Benjamin, Menlo
Park, CA, 1972, p 494.
2. Я. O. House, В. jVJ. Trost, J. Org. Ghent. 30, 1341 (1965).
2a Я, O. House, M Gall, H. D. Olmstead, J. Org Chem. 36, 2361 (1971).
26. G Stork, P. E. Hudrlik, J, Am. Chem. Soe. SO, 4464 (1968); H. O, House, L. J, Czu-
ba. M. Gall, H D Olmstead, J. Org. Chem. 34, 2324 (J969).
2e. H. O. House, В. M. Trost, J Org. Chem. 30, 2502 (1965).
2e G Stark, P Rosen, N. Goldtrum, R. V, Coombs, J. Tsu.fi, J.. Am. Chem Soc. 87, 275
3. House, L. /, Czuba, 5f. Gall, H. D Olmstead, J. Org. Chem. 34, 2324 (1969).
Sa. C. S. Marvel, F. D. Hager, Org. Synth 1, 248 (1941) [СОП* 1, 544 (1949)].
36.R.B. Moffett, Org Synth IV, 291 (1963) [COE! 4,253 (1953)).
3s. A, vC /oftnson, E. Aforfeham, R. Price, Org. Synth 42, 75 (1962)
Зе H. Adkins, N. Isbell, B. Wojcik. Org Synth. II, 262 (1943) [СОП, 2, 580 (1949)].
36. C. R. Hauser, IF R. Dunnavant, Org Synth, TV, 962 (1963).
Зе E. M. Kaiser, TP G. Kenyon, C. R. Hauser, Org. Synth. 47, 72 (1’967).
Зж. R. P. Mariella, R. Raabe, Org. Synth IV, 288 (1963)
За M J. Schlatter. Org. Synth, lit, 223 (1955) [СОП, 3, 346 (1952)].
Su.J. R Johnson, F. D. Hager, Org. Synth I, 351 (1941) [СОП, 1, 247 (1949)].
Зк. E. E Reid, A R Ruhoff, Org. Synth II, 474 (1943) [СОП, 2, 406 (1949)].
3л. G. B. Heisig, F. H. Stodola, Org. Synth. Ill, 213 (1955).
За. I. A, Skort-z, F. E.. Kami ns fefc Org. Synth. 48, 53 (1968).
Зя. F. Elsmger. Org- Synth. 45, 7 (1965),
So G. Stork, P Rosen, H. Goldman, R. V. Coombs, J. Tstigii, J.. Am. Chem. Soc 87, 275
(1965).
3n G. Stork, P E Hudrlik, J. Am Chem. Soc. 90, 4464 (1968).
Зр. H. О House, В. M Trost, J. Org. Chem 30, 2502 (1965)
3c. H A. Smith, B, J. L, Huff, IF, Л Powers, Ш, D, Caine, J. Org. Chem. 32, 2851
(1967).
3r. M. Gall, H О House, Org Synth- 52, 39 (1972).
4. H. О House. Rec Chem. Prog. 28, 98 (1967).
5. H. О House, B.. A.. TerfertilUr, H, D. Olmstead, J Org. Chem. 33, 935 (1968).
* Здесь и далее; СОП — Синтезы органических препаратов Т. 1—12. Пер. с англ.
М., Издатинлит, 1949—1967. — Прим ред,
32
dHO House, ,И. / Umen, J Org Chem. 38, 1000 (1973).
7 Г. Л1. Harris. С M. Hanis, Org 17,155(1969).
7a. T M Hams, S. Boatman. C R IMiiser, J. Am. Chem. Spc. 85, 3273 (1963);
,8 Boatman, T M. Harr-s. C R Hauser, J Am Chem ‘Soc 87, 82 (1965);
A G. Hampton T. Л4 Hams, C R Hauser, J. Org, Chem. 28, 1946 (1963)
7б К G. Hampton, T. M. Harris, C R Hauser, Org- Synth. 47, 92 (1967).
7s. S. Boatman, T. M. Harris, С R Hauser, Org. Synth. 48, 49 |1968).
7г. S. A'. Hupkm, Weiler, J Am. Chi:m. Sac. 96, 1082 (1974).
8 A. I. Parker, Chem. Rev 69, I (1969).
8 a Prom H £. Zaitgg. J Am. them -S>ji" 83, 8337 (1961).
9 H E Zaugg. J /. Raiajcztfa I. E Lconcir.i, A. D. Schaefer, J. Org Chem. 37, 2249
(1972).
10. R. ,44. Coates, J. E. Show, J Org. Chem. 35, 2597, 2.601 (1970).
И fl. D. Zook, T J. Russo, T Г ferramt, D. S .Slots, J. Org. Cl^cn. 33, 2222 (1968).
12 IT. 7. LeNoble, H F Morris, J Org. Chem. 34, 1969 (1969).
13. ,V. Kornl’ltim, P. }. Berngau., IF J J.eHobtej J. Am. Chem. Soe. 85, 1141 (1963).
N. Kornbltim, R Seltzer, P Haberfmld, J Am. Chem. Sac 85, 1148 (1963).
14 H 7 P-ngold. S К Malhotra, 1eirahedrcm Lett, 669 (1962); S. К Malhotra,
H. J. R(ngold,i Am Chem Soe 85, 1538 )ЖЗ>.
IS Л1. IF. Ratlike, £>. Sullivan. Tetrahedron Lett, 4249 41972).
16 G. Stork, J- Benaim.J Am Chem. Sor 93, 3938 (1971).
17a At. IF. Rathke, A Lindert, J Am Chem Sac. S3, 2318 (1971)..
176- R. J Cregge, J L Herrmann, C. S Lee, J. E. Richman, R. H. Sth'essinger, Tetra-
hedron Lett, 2425 (1973).
17a 7. L. Herrmann, R H Sihlessmger, Chem Common, 711 (1973).
18. IF. R Drwnaaaaf C. R Hauser, j Org. Chem 25, 1693 (19661, H. Sistrfo. К Sei,
M. Nozaki, J. Org. Chem. 27, 2681 (1962).
19. H. B. Hass, M L Bender, J. Am Chem Seo. 71, 1767, 3182 (19^9); Д'. Komhtum,
R. A. Brown, J Am. Chem. Soe. 86, 2681 (1964), H. B. Hass, M L, Bender, (Jig
Synth. IV, 932 (1963).
20. R C Kerber. G. IP. Urry, А Kc-mhlum, J Am. Chem. Soe. 87, 4520 (i'lf.S)
21.. P. Y. Sollenbefger, R В .Martin., m S. Patai fed 1, Chemistry of the Amino Group,
Chapter 7, later science, New York. NY. 1968.
22 W. A. W/iite. H. Weingarien. J. Org. Chem 32. 213 (1967)
23 R. Comi, R, IF. Franck, JU. Reitano, S M. Wetnreb, Tetrahedron Lett. 3107 (1973),
24 . IF. D Gn.rowiiz, Л1. A Joseph, J Org Chem. 32, 3289 (1967)
24m G. Stork, A. Brizzolara, H Landesman, J. Szmuszkoiuiz, R Terretl, J Am Chem.
Soe. 85, 207 (193.3)
246. D. M Locke, S W. Pelletier, J Am Chem Soc. 80, 2528 f 1958)
24s. X Sisido, S, KurozumL, K. Uiimoto, J. Org Chem. 34, 2661 (1969).
24г. G. Stork, S D, Darling, J. Am Chem Sac 86, 1761 41964).
25 G Stork, S- R Dowd, J Am Chem -Sac 85, 2178 (1963).
26. A I Meyers, N. Kazarenko, J. Am Chem. Soe.. 94, 3243 (1972); A. I. Meyers,
A Nabeua, H. IP. Adiskes, 1. R Politzer, G. R Malone, ,4. C. Koveleskt/, R L. Rolen,
R C. Portnoy, S Org Chem 38,36 (1973)
27 E D Bergmann, D. Ginsburg, R. Рпоро, Org React 10, 179 (1959]
27a H О House, (R. I. Roelofs, В M Trost, J Org Chem 31, 6-16 (1966).
276 3. IFahaairitsu, J. Org Chem 27, 1285 (1962).
27a E M KMser, C. L. Mao, C F Hauser. C R Hauser, J Org Chem 35. 410 (1970)
p г MoHett, Crg Synth IV, 652 (19631.
2“J F C. Horning A p ptneHi. Org Synth IV 77 6 (19631
27e K. Alder, H. Wiriz, H .F^unalberg. Justus LRhigs Ann Chem 601, 138 (1956).
2?w L. Mundell, J. 47 Riper, К P. 'Singh, J. Org. Chem. 28, 3440 (1963).
28 G Stork, H. К Lamtesmaa, J Am Chem Soc. 78. 5129 (1956) »
29 R. .V Schat, T. M. H. Liu, J Org Chem 30, 2845 (1965), R D. Allen, B. G. Cor-
diner, R. J IFeils,. Tetrahedron Lett., 6055 (1968).
30 R P Melson. R G Lawlott, J. Am Chem. Soc. 88, 3884 (1966),
31 IF. Nagata, M. Yoshtoka, S. Hirai, J Am Chem Soc 94, 4635 (1972), IF. Nagata,
JW. Yoshioka, M. Murakami, J Am Chem. Soc. 94, 4654 (1972).
31а J. A. McRae, R Л В Bannard, Org Synth. IV, 393 (1963).
31-6 0 R Rodig, N J. Johnston, J Org Chem 34, 1942 0969).
ila E IF. Cantrall, R. Littell, S Bernstein, J, Org Chem. 29, 64 (1964)
die IF Hagafa, M Yoshiaka. Org. Synth 52, 100 (1972).
ЗАДАЧИ
(Литература к задачам приведена да с. 433)
— 1.1. Напишите структуры всех возможных енолятов для каждого из приведенных
i.ii.-r.e кетонов Укажите, образованию какого из них способстиугг кинетически контро-
крусмое депротонирозаиие. Какой на возможны*, изомерных енолвтов доджей быть
г гпио.лее устойчивым?
2 Зак. 91Ь
33
(й)
(б) Р11СНгСН,ССН(СН3)2
о
СНзС—
(г) СНзСНгСН^ССНгЯЬ
О
—1.2. Покажите, кик можно получить каждое из следующих соединений, иепользуз
реакцию Михаэля: «) 5-нитро-4,4-дп метилпента нон-2, б) днэтнлозый эфир 2,3-дифенил
глутаровой кислоты; в) этиловый эфир 2-бензс4Л-3-(пиридил-2)бутановой кислоты
г) З-оксо-2-феиилциклогексануксусная кислота.
— 1.3. Внутримолекулярное алкилирование енолятов успешно используют для синтез;
ба- и трициклических соединений- Укажите, как такой способ можно применить дл!
синтеза каждой из следующих молекул, изобразив структуру соответствующего пред,
шесте шишка:
— 1.4. Предложите форму кинетического уравнения для катализируемой основанием
реакции присоединения пентан дион-1,3 к метилвгщплкетоду.
— 1.3. При обработке 2,3,3-трифеннлпропионитрила 1 г-экв амида калия s жидком ам-
миаке д последующем присоединении бензнлхлорцда получают 2-бенз ил-2,3,3-трифенил •
нропионитрил с выходом 97%. При использовании 2 г-экв амида калия с выходом
ь0% получают 2,3,3,4-тетр а фен и лбу тир он итрн л при тех же условиях реакции Объяс.
ните эти результаты.
— 1.А. Замещенные ацетофейоны в условиях реакции Михаэля реагируют с этиловым
эфиром фенилдропнолавой кислоты с образованием пиронов. Сформулируйте механизм
реакции.
О
"II
PhCCHjR + PhC—CCOOCjHs —>
Ph
—1,7. Взаимодействие простых кетонов, таких как бутанон-2 или фенилацетон, с
ненасыщенными кетонами приводит к циклогекс ено вам, если реакцию проводят при на-
гревании в метаноле в присутствии метилата калия. Объясните, как образуются цикло-
гексеионы, Какие структуры возможны для цикдогексенонов? Какими способами можно
различить получающиеся изомерные циклогексеноны?
— 1,8. Предложите исходные соединения в условия реакции для получения каждого из
следующих соединений с помощью метода, включающего алкилирование нуклеофиль-
ного углеродного атома:
(а)
Н5Сг СНгСН=СН2
34
(0) PhCHCOOH
Ph CH2
CN
0) cHj=chch2cpii
O=CNHjj
О
(г) CH2=CHC
снгсн=сн2
(?)
CHsCO^
CHsCCHsCHr'T
I OA
— 1.9. Предложите исходные вещества для
ний. с помощью реакции Михаала.
О
JixCHCf^NC^
<а> СТ Ph <е>
NC Ph О
(6) РЬ(!нСНСнЛсН8 (г)
синтеза каждого из следующих соедине-
— 1.10. При исследования реакции Михаэле Г метил-5 -трет -бути лцнк до гекс а нона с. метил-
акрилатом обнаружены два продукта, являющиеся 2,2-, а не 2,6-дизамещеннымИ про-
изводными. Реакция присоединения катализуется трет-бутилатом калия в бутаноле.
В контрольных экспериментах установлено, что в этих условиях не’происходит взаим-
ного превращения двух продуктов.. Кинетически или термодинамически контролируется
образование продуктов этой реакции3 Какие факторы, по вашему мнению, способ-
ствуют образованию в качестве основного продукта соединения (17)?
16 (минорный продукт) IZ (основной продукт)
—1.11. Б синтезе дитерпенов для получения соединения (20) ключевое промежуточное
соединение (19) было получено из карбоновой кислоты (18). Предложите серию реак-
ций для получения (19) из (18);
—1.12. Трициклическое промежуточное соединение (21) в синтезе терпена лонгпфолена
получают егз бициклического промеж у точного соединения путем внутримолекулярного
3S
2*
присоединения по Михаэлю. Выведите возможную структуру (или структуры) биц;
лического предшественника.
— 1-13. Предложите последовательность реакций для осуществления следующих п
вращений;
О О О О
II I II II
(а) (СН8О)2РСН2ССН3 —> (CHsO)2PCH2C(CH2)4CH3
Ph
(d) PhCH2COOC2H5 —-* PliCHaCH2CHCOOCaH5
— 1.14. Метод специфического алкилирования несимметричных янтарных кислот вк,
чает обработку моноэфира 2 г-экв амид-иона в жидком аммиаке и затем алкилир
щим агентом:
RCHCOOCaH6 _ R' *
f 1. 2NH2 I
СНаСООН ' „ > RCCOOCaHs
2. К л I
СНгСООН
Объясните, в чем состоит специфика метода, учитывая, что при алкилировании диэф:
1 г-экв основания образуется смесь продуктов.
— 1.15. При алкилировании 3~метилциклогексеи-2-оиа-1 некоторыми дибром идами
разуются изображенные ниже продукты. Обсудите течение каждой реакции и прет
жите объяснение зависимости строения продукта от природы галогенида.
l.NaNH3
2 BrlCH^Br
— 1.16, Расположите в порядке возрастания рЛ‘
О ООО
PhctcH2CH2Ph, (CHS)3CCCH3, (CH3)sCCCH(CHsh, PhicHjCHsCH,
— 1.17. Предложите структуру н конфигурацию продукта, получаемого яри алкил про-
ваиии соединения (22J подпетым метилом;
НЭС
GHJ. Ы МНг
а
ГЛАВА 2
РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНЫХ УГЛЕРОДНЫХ ЧАСТИ!1
С КАРБОНИЛЬНЫМИ ГРУППАМИ
Рассмотренные в этой главе реакции формально объединены тем,
что все они начинаются присоединением углеродного нуклеофила по
карбонильной группе или аналогичному ненасыщенному углеродному
центру;
О О'
\ fl I I
—С' + С —> _С~С—
/ / \ 'I I
За первоначальной стадией присоединения могут следовать различные
другие стадии. Особое значение ниже придается рассмотрению тех реак-
ций, которые имеют большое синтетическое значение,
2.1. АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ
Реакция альдольной конденсации заключается в катализируемой
кислотой пли основанием самоконденсации кетона или альдегида 3]-
В определенных условиях продукт реакции может подвергаться даль-
нейшим превращениям, особенно дегидратации. Реакция может также
происходить между двумя разными карбонильными соединениями, в
этом случае применяют термин — смешанная альдольная конденсация.
Формальную, схему реакции, включающую атаку нуклеофильного угле-
родного атома по карбонильной группе, можно распознать в ряде дру-
гих превращений, некоторые из которых рассмотрены в других разделах
этой главы.
Механизм при катализе основанием.
I. Стадия присоединения:
RCHjCOR' + В RCH=CR'^* RCH.CR" ' lb о 2, Стадия дегидратации: о RCHCR йсн2сег + в~ ОН ' RCH=CHR'+BH 1 О о о II , 1| „ RCHCR RCHCR' 1 , ВН 1г' RCH.CR' RCH.GR' 1 в’ 1 О~ ОН О о R J-K' R-cXc-R‘ С V , II ' RCKC-R —с1 HOTIS'
Механизм при катализе кислотой.
1 Стадия присоединения:
RCHoCR + НА ^*-RCH.CR 4- Д
Н • ГН :
О. 'СНТ
RCH2CR: •» RCН '-R'
+дн он
RCH^CR' RCHCR'
7,н I
RCH,CR' —г RCH„CR' + НА
i’a 1
о) он
НА
2. Стадия дегидратации:
о но
и . Ч Ч ,
RCHCR' RC-hCR'
| НА И
RCHoCR- V * RCHXR'
ОН +он
г
II
о
ч ,
R CR
4cZ
RCHg Rr
Из-за сходства реакционных схем термин обобщенная альдольная кон-
денсация применим к более широкой труппе реакций, в которых с кето-
нами и альдегидами в качестве нуклеофильных частиц реагируют ено-
ляты или енолы. Обычно реакции альдольной конденсации, катализуе-
мые как кислотой, так и основанием, на стадии присоединения легко
обратимы.
Значение, константы равновесия не всегда благоприятно для обра-
зования продукта присоединения,1 например в случае ациклических ке-
тонов, Для завершения реакции при неблагоприятном значении кон-
станты равновесия, например при сэмокои.денсациц ацетона, разрабо-
таны особые методы. Реакцию проводят в экстракторе Сокслета в при-
сутствии нерастворимого основного катализатора — гидроксида бария,
помещенного в гильзу [4]. Пары ацетона конденсируются и проходят
через катализатор. Во время контакта ацетона с катализатором обра-
зуется небольшое количество продукта конденсации, затем он вместе
с ацетоном возвращается в приемник. Пары всегда содержат почти чи-
стый ацетон, поскольку продукт имеет более высокую температуру ки-
пения, чем ацетон. Так как продукт реакции не находится в контакте
с основным катализатором, его концентрация в приемнике становится
значительно выше нормальной равновесной концентрации, а обратная
реакция в отсутствие катализатора идет очень медленно.
Для стадии дегидратации константа равновесия обычно оказывается
благоприятной. Главной причиной этого является образование сопря-
женной а.р-ненасыщешгой карбонильной системы. Если в условиях реак-
ции возможна дегидратация, то это направление может стать главным
для всей реакции, даже если константа равновесия не благоприятствует
стадии присоединения.
Значительные трудности, возникающие при синтетическом исполь-
зовании альдольной конденсации альдегидов, состоят в том, что и ис-
ходный, и конечный продукты часто очень склонны к побочным реак-
циям, включая полимеризацию. Однако тщательный выбор условий во
многих случаях обеспечивает успех, что иллюстрируется реакциями
£1—3) на схеме 2.1 [Ц.
ев
СХЕМА 8,1. ПРИМЕРЫ ОБОБЩЕННОЙ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ
Самоконденсация альдегидов и кетонов
(1) [4а]
(2) [46]
(3) [4а]
(4) [4е]
(5) [4<Э]
(S) [4е]
ОН C2HS .
коя I 1
СН3СН2СН2СН=О ------> СНаСН2СН2СН—СНСН=О (75%)
с6н13
С7Н1£СН=О -----р- C;HISCH=CHCH=O (7&%)
С3Нг
I Н2О, 115 °C / \
0=СН(СН2)зСНСН=О ----------> С3Н;——Сн0
о *
aavaxc-EB
(СНз)2СО ------
о
AijOCfCHshb
Смешанные конденсации и циклизации
О О
tl I!
(7) [4зг] (СНЛаСССНз 4-PhCHO -> (СНз)3СССН=СНРЬ (до%)
О * о
Конденсация с участием енолятов сложных эфирон
ОН
I. LINH2 I
(12) [4л] CiI,COOC2Hs + Ph2CO *" Ph2CCII2COOC2fl5 (75-8i%j
JL* ] Д 1
(MeHSlj;.NLl PhCH=CHCH=O
(13) [4h] CII8COOC2H5 -------> LiCHjCOOCiHs ------------->
OH
—PfiCH=CHCHCH2COOC2H6 {94%)
40
2 моль
R2NL.I I (CH3CH212C=O
(54) [4oJ (СНз)гСНСООН -------> (CHs)2CCOOLi ---—-----—>
CH3CH2 СНз
—► НО—С------С—СООН (77%)
I I
СНзСН3 СНз
(15) [4и] CHsCOOCjHB + LlNISitCHahh —> LiCH2COOC2Hs
LiCH3COOC2Hs 4-
ОН
CH2COOCSH5
(79 -so %)
Самоконденсация кетонов без дегидратации из-за неблагоприятного
значения константы равновесия на стадии присоединения встречается
редко. Однако конденсацию, сопровождающуюся дегидратацией, можно
СХЕМА 2.2. РЕАКЦИИ АНЕЛИРОВАЯИД ПО РОБИНСОНУ
+ СН3СН=СНСОСНЭ
дмсо
------»
+ СН3СОСН»СНзН(СНз)з
41
проводить успешно. Много материала по этому вопросу приведено в об-
зоре Нильсена и Хоулихана [1]. Примерами таких конденсаций яв-
ляются реакции (4—6) на схеме 2.1.
Внутримолекулярные альдольные конденсации часто проходят более
удачно, чем конденсации межмолекулярного типа. Особенно важным
примером синтетического использования внутримолекулярной конден-
сации является анелирование по Робинсону — метод построения нового
шестичленного цикла из кетона, в котором имеется способный к енолй-
зации водород [5]. Ниже изображены стадии этого процесса алкилиро-
вания с последующей циклизацией:
сопряисеннов
присоединение
альдольное
ОН
Стадия циклизации является внутримолекулярной альдольной кон-
денсацией. Эта реакция является важным методом построения шести-
членпых циклов. Некоторые примеры анелирования по Робинсону по-
казаны на схеме 2.2j :
В первоначальном варианте (реакция I) применяли соединение,
способное образовать метил винил кетон; образование ненасыщенного ке-
тона легко происходит при разложении четвертичной соли 4-диметил-
аминобутанона-2. В более современных методиках, например реакции
(2—4), непосредственно используют а,|3-ненасыщенный кетон. Реакция
(3) иллюстрирует применение енамина, полученного из кетона, в каче-
стве реакционноспособного нуклеофила в анелировании по Робинсону.
Новая модификация метода анелирования по Робинсону предусма-
тривает использование метил-1-триметилсил ил винил кетона. Реакция
проходит как обычная последовательность сопряженного присоединения,
альдольной конденсации и дегидратации [6]:
О Si(CHa)5
<1 I
+ СН3С—с=сн2
о S1(CH3)3
II I
CHjC—CHCHi
+ (CHshSlOH
о
Роль триметилсилильной группы заключается в стабилизации карбанйо-
на, образующегося при сопряженном присоединении. Удаление силиль-
ной группы проводят в условиях, аналогичных условиям для дегидра-
тации, оно происходит в результате нуклеофильной атаки на атом крем-
ния с образованием незамещенного кетона. Использование замещенного
метилвипилкетона позволяет проводить реакцию анелирования в апро-
тонных растворителях в условиях, когда отсутствует равновесие между
изомерными енолятами. Поэтому анелированием несимметричных ке-
тонов можно управлять, применяя специфические еноляты, генерируе-
мые методами, описанными в гл. 1.
Возможны реакции альдольной конденсации между двумя различ-
ными карбонильными соединениями. Однако для того, чтобы они были
препаративно полезны, реакция должна быть селективной, т. е. один
компонент должен быть склонен выполнять роль нуклеофильного агента,
а другой — карбонильного компонента. Если эти требования селектив-
ности не удовлетворены, можно ожидать образования смеси продуктов,
содержащей как продукты самоконденсации, так и оба возможных про-
дукта смешанной конденсации.
Одним из наиболее важных случаев смешанной конденсации яв-
ляется взаимодействие ароматических альдегидов с, алифатическими
кетонами или альдегидами. Ароматические альдегиды не могут играть
роль нуклеофильной частицы, так как не способны к образованию енола
или енолята с потерей а-водородпого атома. Дегидратация оказывается
выгодной, так как приводит к образованию двойной связи, сопряженной
и с карбонильной группой, и с ароматическим кольцом:
О ОН R О R о
II , I I l[ II
АгСН=О + RCH«CR/ ArCH—CHCR' ——> ДгСН=С—CR
*-НаО
Известно много примеров реакций конденсации ароматических альде-
гидов, катализуемых как кислотой, таг.: п основанием. К этому типу сме-
танной альдольной конденсации относится конденсация Кляйэена —
Шмидта. Несколько случаев из сотен- известных примеров этой реакции
приведено на схеме 2.1 (реакции 7—10).
При каталнзуемой основанием конденсации ароматических альдеги-
дов с метилкетоиами наблюдается сильная тенденция к образованию
соединений, имеющих транс-конфигурацию. Эта стереоселективность
прослеживается па стадии дегидратации. Переходные состояния для
каталнзуемой основанием дегидратации в конденсации Кляйзепа —
Шмидта, приводящие к цис- или г^янс-продукту, изображены ниже:
В момент элиминирования заместители при С-2 и С-3 распола-
гаются копланарно. Сферическое сжатие, возникающее между фенилом
и R-группой кетона, увеличивает энергию переходного состояния, при-
водящего к (рщ-продукту, поэтому преимущественно образуется транс-
продукт.
-53
Дополнительное понимание факторов, управляющих структурой
продукта, дало исследование конденсации бутанопа-2 с бензальдегидом
по Кляйзену— Шмидту [8]:
Н3С О О
I II на , Ивон II
PhCH=C—ССНз *------- PhCHO + СНзСОСНгСН3 ---> PhCH=CHCCH2CH3
Это исследование показывает, как соотношение относительных скоро*
отей различных стадий реакции определяет природу продукта. При ка-
тализе основанием бензальдегид реагирует с бутаноном-2 по метильной
группе, в условиях кислотного катализа реакционным центром стано-
вится метиленовая группа. Условия реакции не позволяют выделить
промежуточно образующиеся кетолы, так как лимитирующей скорость
является стадия присоединения, однако эти соединения получены иным
путем. Их свойства иллюстрируют следующие уравнения:
ОН О О О
L II NaOH II II
PhCHCHsCCH2CH3 --->* PhCH=CHCCHaCH3 + PhCH=O + CHsCHjCCHs
OH сн3 о о
| I II NaOH ||
PhCH—СН—ССНз -----► Р1зСН=О + СНэСН2ССН3
Эти результаты доказывают, что для разветвленного изомера катали*
зуемая основанием дегидратация является более медленной по сравне-
нию со стадией ретроальдольного распада. В этом и состоит причина
'Образования линейных продуктов в условиях основного катализа: ли-
нейный кетол оказывается единственным промежуточным продуктом
присоединения. При обработке кислотой каждого из промежуточных
продуктов наряду с некоторым количеством продуктов распада обра-
зуется продукт дегидратации, имеющий соответствующий углеродный
скелет. В условиях кислотного катализа каждое промежуточное соеди*
некие способно дегидратироваться.
ОН О О О
I II НС1 j ||
PhCHCH2CCH2CH3 ---► PhCH=CHCCH2CH3 + PhCHO + СНаССНгСН,
ОН СНз О Н3С О О
I | || НС1 11 II
PhCH—СН—ССНз ~—> PhCH=C—ССНз + PhCHO+ СН3ССНаСН3
При кислотном катализе присоединение является стадией, определяю-
щей скорость реакции, и относительные количества продуктов дегидра-
тации определяются количеством образующихся промежуточных про-
дуктов. Преимущественно образуется более замещенный енол, и поэтому
основным продуктом катализуемой кислотой реакции оказывается раз-
ветвленный изомер:
ОН ОН
н+ | I
CHgCOC.HiC.Ha --► СН3С=СНСН3 + СНа=ССНаСН3
(основной продукт) (минорный продукт)
ОН ОН СНз О
I медленно I 'I ||
СН3С=СНСН3 +PhCHO -----------> PhCH—СН—ССНз
ОН СНз .0 НзС О
I | И быстро I й
PhCH—СН—ССНз ---------*“ PhCH=C—ССНз
Структура конечного продукта в любой системе реакций зависит от кон-
стант скоростей отдельных реакций. Конденсация метилкетонов с аро-
матическими альдегидами обычно происходит по схеме, наблюдаемой
цля бутаноиа-2; при основном катализе продукт конденсации имеет пре-
44
имущественно линейное строение, тогда как кислотный катализ благо'
приятствует образованию разветвленного продукта.
Оказалось возможным направленно провести смешанную альдоль-
ную конденсацию, которая обычно приводит к смеси с преобладанием
продуктов, образующихся из енолята одного из двух карбонильных со-
единений, Если стадия присоединения протекает быстрее, чем перенос
протона между енолятом и карбонильным акцептором, образуется лишь
один продукт. Так как альдольная реакция обратима, то для предотвра-
щения обратного процесса необходимо улавливать аддукт. Достигается
это добавлением к реакционной смеси ZnCi2, с которым образуется
устойчивый хелат. Например, при селективной конденсации фенидаце-
тона с масляным альдегидом достигнут выход 54%;
О
РЬСНгССНз
NaH
(Л иметоксяэтаhi
О“
I
PhCH==CCH.,
I ZtiCIj
------------------->
2. С3Н-СНО, 5—10 °C
СНз
РЬСН—С=О
I
С5НГСН—О—Zn
О
[|
PhCHCCHj
С3НГСНОН
Конфигурацию основного продукта альдольной конденсации можно
предсказать при рассмотрении структуры цинкового хелата. Основным
продуктом является такой, которому соответствует максимальное число
экваториальных заместителей в хелатном цикле [9].
Разработан также способ смешанных конденсаций, в которых* ну-
клеофильный енолят получают из сложных эфиров. Для образования
енолята обычно применяют очень сильные основания. Например, литие-
вый енолят этилацетата образуется при использовании в качестве осно-
вания бис (триметилсилил) амида лития. Конденсация с карбонильными
соединениями протекает легко (реакция 13 схемы 2.1), без видимых ос-
ложнений, вызываемых реакцией переноса протона между енолятом
эфира и карбонильным соединением, К карбонильным соединениям мо-
гут также присоединяться дилитиевые соли карбоновых кислот (реак-
ция 14 схемы 2,1).
2.2. РОДСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ КОНДЕНСАЦИИ
Вариантом формальной схемы альдольной конденсации является
ряд реакций, используемых в препаративных целях. Важную группу
составляют реакции, в которых происходят превращения, совершенно
аналогичные альдольной конденсации, однако очень эффективно ката-
лиз уем ые аминами или буферными системами, содержащими амины и
соответствующие сопряженные кислоты. Эти катализуемые аминами
реакции часто называют конденсацией Кнёвенагеля [10].
В некоторых случаях установлено, что амины играют не просто
роль оснований, а участвуют в предварительной реакции с карбониль-
ными соединениями. Такой механизм конденсации ароматических аль-
дегидов с нитрометаном подтвержден данными кинетических исследо-
ваний [11]. Тот факт, что амины играют роль не просто основных ка-
тализаторов, подтверждается тем, что такие конденсации часто ката-
лизуются очень эффективно смесью амина со слабой кислотой
АгСН=О + С4г-1С,МН2 ArCH=NCJ-I,
н+ 1 н+
ArCH=NC4H, —> ArcHNHC4HS -V. ; ‘ К I h АгСН=СНЫОг
ч-_снгыо2 CHSNO? н-сныог
45
Для выяснения механизма выполнено несколько исследований, однако
не доказано, что имины и иминиёвые интермедиаты участвуют во всех
канализуемых амином конденсациях.
Для препаративных целей применяют главным образом конденса-
ции кетонов и альдегидов с легко енолизующимися соединениями, со-
держащими две активирующие группы, например с эфирами малоновой
и циануксусной кислот [12]. Продуктом реакции обычно является де-
гидратированное соединение, насыщенные промежуточные соединения
образуются только в очень мягких условиях. Эффективными нуклео-
фильными субстратами являются также нитроалканы. При наличии
одной сильной электрона акцептор ной нитрогруппы «-водородные атомы
достаточно активированы для образования в слабо основных средах
нуклеофильного нитронатноГо аниона. Относительно высокая кислот-
ность протона в потенциальном нуклеофиле важна по двум причинам.
Во-первых, только в' этом случае слабые основания, например амины,
могут создать достаточную для реакции концентрацию енолята, не вы-
зывая при этом депротонировании кетона или альдегида. Тем самым
сводится к минимуму самоконденсация карбонильного компонента. Во-
вторых, высокая кислотность протона облегчает протекание стадии эли-
минирования, что приводит к завершению конденсации.
СВ-
3* COOR c60R
r4c-*-c; —>- r,c=cz
4 ! CN \N
вн
X = ОН Ш-.Ц NR3-
Родственной модификацией реакции является применение в каче-
стве потенциальных нуклеофилов не эфиров циануксусной или малоно-
вой кислот, а самих кислот. Механизм стадии присоединения при этом
аналогичен ранее обсуждавшимся случаям. Однако образующиеся ин-
термедиаты склонны к декарбоксилированию. Во многих случаях ста-
дии декарбоксилирования и элиминирования протекают как один со-
гласованный процесс {13]:
о
RCR + сна(Соон)
^он .
RgC^HCOOH' щс=сжх>он
с=о
Многие из реакций конденсации, сопровождающихся декарбоксилиро-
ванием, проводят в пиридине, при этом пиридиниевый ион катализует
декарбоксилирование арилиденмалоновых кислот [14]. Альтернативный
механизм, по которому может происходить декарбоксилирование, пред-
ставлен ниже;
HN*
АгСНтСНССЮН
АгСН =ОГООН]г + —s- rL V\ —>- ArCH=CHCOOH
kN C-O
—H
Несколько примеров реакций конденсации типа реакции Кнёвена-
геля приведено на схеме 2.3.
46
СХЕМА 2.3. КАТАЛИЗУЕМЫЕ АМИНАМИ КОНДЕНСАЦИИ ТИПА РЕАКЦИИ КНЕВЕПАГЕЛЯ
(1) [14а]
о
II пиперидин
СН3СН2СН2СНО + CHsCCHjCOOCiHj -------->
/СОСНд
—> СНзСНаСНгСН=(/ (81%)
1 ^соос,н5
(2) [146]
Е=0 + НССН,СООСгН5
R—NHj ОАе
/СООС2НВ
с'
Ц00%)
R=hoh ионообменной смолы
(3) [14з]
C2HSCOCHS 4- NCCH2COOCsH5
р-алавпп yCN
------>- С2Н5С=С(
1 ХЮОСгНз
(81-87%)
СНгСН3
(4) [14г]
CHS(CH2)3CHCH==O+ CH2(COOC2H5)i
сп2сн3
пиперидин,
RGOOH
---------->
(5) [143]
—> С1УСНг)4СНСН=С<СООСЛ)2 (87%)
л—\ CjHhNHj
(СНз)2Ы-/ \—CHO+CH3NO2 -...-»
—> (CH3)3N
—СН=СНМО2 (&з%)
(7) [14ж]
(8) [14з]
(9) [14«]
(6) [Не]
NHiOAc
CN
(65 - 76%)
соон
пиридин /СООН
Р11СНО4-СН3СН2СН(СООН)2 ---------Р11СНп=с; (60%)
NH(OAc
СНзООССНгСН2СОСНз + NCCH#COOH --------s
снэ
—> NCCH=C—СНгСН2СООСН3
NOa NO#
тшрпдпи
СНО+СН2(СООН>2 --------!
СН=СНСООН (75-80%)
2.3. РЕАКЦИЯ МАННИХА
Реакция Манниха, очень близко связана с конденсацией Кнёвена*
геля, в которой участвуют ишшиевые интермедиаты. Это реакция, про-
текающая в слабо кислой среде, приводит к tx-алкплированяю кетонов
и альдегидов диалкиламинометильными группамиб
О
1
КССВД 4- СН2=О + HN(CHjh —*
О CH2N(CH3)#
Clip
Электрофильной частицей является имициевый ион, образующийся из
амина и формальдегида. Реакция является достаточно общей для аль-
47
.дегидов и кетонов, имеющих по крайней мере один способный к еноли
зации атом водорода,
СНа=О + HN(CH3i2^t HOCH2NtrH3ls^t Н,О + CH8=N(CHS.J3
II , Ht , 1)
RCHSCR'^± RCM=CR' RCHCR'
CH-^NfCH^ СНгЫ(СН&)г
Для препаративных целей реакция ограничивается применением вторич-
ных аминов, так как с первичными аминами основным становится про-
цесс диалкцлнрованця, Однако реакция диалкилирования может успеш-
но использоваться в некоторых реакциях циклообразования, напри-
мер [15]:
CHSCHS о снасн3
СНзООССН—С—СНСООСНз + СН2О + сн3кн2
с»н
XCSH5
^СООСНз
NCH3
Значимость реакции Манниха базируется на возможности исполь-
зования образующихся аминокетонов для дальнейших синтезов. При
термическом разложении таких аминов или полученных из них четвер-
тичных солей образуются сс-метиленкарбоиильные соединения, напри-
мер [16]:
CH2N(CH3)2 сн2
I А I!
(СН3)2СНСНСН==О -----> (СН3)2СНССН==О
Особенно легко происходит разложение четвертичных солей; их можно
применять в качестве источника образующихся непосредственно в ходе
реакции сцр-ненасыщенных карбонильных соединений, например в при-
соединении по Михаэлю (гл, 1), гидроборировании (гл. 3), Примеры
реакций присоединения по Михаэлю с промежуточным образованием
«.^-ненасыщенных соединений приведены Па схеме 2.4 (реакции 4, 5).
Реакция Манниха, или близкие к ней по механизму превращения,
играет важную роль при синтезе многих азотсодержащих соединений
в природе. Реакцию Манниха используют при полном синтезе природ-
ных соединений, в особенности путями, родственными биосинтезу, т. е.
в синтезах биогенетического типа. Первым примером такого использова-
СХЕМА 2.4. СИНТЕЗЫ И ПРИМЕНЕНИЕ ОСНОВАНИЙ МАННИХА
(1) [1S«1 PhCOCHs + СНгО + (CHshNHi СГ —► PhCOCH2CH2NH(CH3)2 СГ <70Чи
(2) [156] СН3СОСН3 + СН-0 + (CjHshNHj СГ —+ СН3СОСН2СН2ИН(СэН5)2 СГ Т SO"C, EI ч CHjCHj + 2. 'Перегонка 1
(3) [15в] СН3СН2СН2СНО + СН2О + (CH3)aNH2 СГ СН^ССНО сгз% . О О А, 1 «.» JU ОДСН.СОРЬ
(4) [15?! 1 |+ PhCOCH2CH2N(CH3)2 > 1 j И!
(5) [155] PhCOCH2CH2N(CHa)2 + KCN PhCOCH2CH2CN «,7%,
43
ння реакции Манниха был успешный синтез тропинонэ — производного
алкалоида тропина, осуществленный в 1917 г. Р. Робинсоном [17]:
Современные биосинтетические исследования дали обширную ин-
формацию о путях биосинтеза алкалоидов; многие алкалоиды были ус-
пешно синтезированы аналогично тому, как это обычно происходит
в природе. В качестве примера участия реакции Манниха в биосинтезе
можно привести, биосинтез лупиновых алкалоидов. На схеме 2.5 изобра-
жен биосинтез этой алкалоидной системы из аминокислоты лизина.
СХЕМА а.5. РЕАКЦИЯ МАННИХА В БИОСИНТЕЗЕ ЛУПИНОВЫХ АЛКАЛОИДОВ
2.4. АЦИЛИРОВАНИЕ ПО НУКЛЕОФИЛЬНОМУ
УГЛЕРОДНОМУ АТОМУ
Ацилирование еяолят-аннопов и других нуклеофильных углеродных
частиц происходит путем присоединения к карбонильной группе с по-
следующим элиминированием одного из карбонильных заместителей.
Классическим примером реакций этого типа является катализуемая
основанием самокоидеисация сложных эфиров [18]:
H/.UOP' - R'O- Ri-TlCOOR' + R'OH
RCHCOORC=O
OR'
R , О
i 7~'' !l
ГЛ.р-Ь-C-0- ^TRCHCR
COOR'(pR' COOR’
o O'
Il I . ,
RGHi R + RCT->RC=CR T R'OH
COOR’ COORJ
Все стадии, за исключением последней, легко обратимы. Наличие двух
электроноакцепторных заместителей придает достаточно кислый харак-
тер продукту конденсации по сравнению с алкоксид-иояом, поэтому ко-
нечная стадия практически необратима, и при использовании по край-
ней мере 1 моль основного «катализатора» реакция доходит до конца.
При практическом осуществлении реакции для предотвращения образо-
вания смеси продуктов за счет переэтерификации алкоксиды, исполь-
зуемые в качестве катализатора, должны быть получены из того же
спирта! который использовался при получении сложного эфира.. а-Дн-
замещенные эфиры не вступают в конденсацию при использовании
в качестве катализаторов алкоксид-ионов, так как в этих соединениях
49
СХЕМА 2.9, АЦИЛИРОВАНИЕ ПО НУКЛЕОФИЛЬНОМУ УГЛЕРОДНОМУ АТОМУ
Межмолекулярные сложноэфирные конденсации
CHjCHjCH»
NaOE.t (
(1) [18аJ СНа(СНг)зСООСаН5 -----► CHs(CH2)3COCHCOOCaH9 (77%)
О СН2СН3
PhaCT Na* [I 1
(2) [1861 СН3СНаСНСООСаН5 -------->• СН3СН2СНС—ССООСаН6 (63%)
i I ч I
СНа СН3 СН3
Циклизация диэф
(3) [18в].
(4) [18г]
(5) [176]
Na, толуол
СзН5ООС(СНг)4СООСаН; --------—>
,СН,СН2СООС2Н9 1- NaOEt.
снэ-1< "ПГа *
CHjCHsCOOCsHs 1
COOCjHj
I NaH
CiHaOOCCHaCH^CHCHCHa ------►
I
COOC2H5
Cooc,rrf COOCoHs
• ; Л owy Гу i р
(6}[18е] / '} 2 XS1%)
<ЧС(^СНаС‘ООСгН5 .
Смешанные сложноэфирные конденсации * соосна
(8) [18з] NaOEt I (СН2СООС2Н5)г + (COOCjHsb > CsHsOOCCHjCHCOCOOCiHs. ^^>СООС2Н5 N H ^COCHCOOC2Ha
(9) [18«] +CHs(CHs)2COOCaHa [Г J £НзОД N N (98^) COCOOCaHa
(10) [18к] C1TH55COOC2Ha + (COOCaH5)2 * Ci5H33CHCOOC2Hs (6B-n%> CHg
(11) [18л] (изо-PrhNMgBr [ PhCOOCsHa+CHsCHjCOOCjHa -> PhCOCHCOOC^ (51%)
69
Продолжение схемы 2-6
Ацилирование ангидридами и ацилгалогенидами
(12) [18л]
(13) [18я]
(14) [18о]
(15) [18л]
(16) [18р]
О О
PhCoioC2Hs +'C2HsOMgCH(COOC2H5)a —> PhCOCH(COOCaHe)2
о- (68-75%)
CHsi=CHCOOC2H5 4- PfaCOCl —> ГР11С—-CCOOC2H5-| ->
II I
L О COCHs J
о
PhCCH2COOC2Hs (68-71%)
COCI 4- C3H5OMgCH(COOC2H5)3
(82-58%)
0“ о
CHsC=CHCOOCsHs + CICfCHsbCOdCsHs —>
О СОСНз
D I
—► C2HsOOC(CH2)aC—CHCOOCaHs (6)-66%)
R2NL1 (CH3feCCOCl
СНзСООСгНз -----► LiCH2COOC2H2 —>
О
n
—> (CH8)sCCCH2COOCaH5 (70%)
не может происходить конечный необратимый перенос протона. Преодо-
леть это ограничение можно применением очень сильных оснований, ко-
торые достаточно полно превращают исходный сложный эфир в его
енолят. Для этой цели используют, например, трифенил метил натрий
-" (реакция 2 схемы 2,6).
Внутримолекулярный вариант сложноэфирной конденсаций часто
называют конденсацией Дикмана [19]. Эта реакция является важным
методом образования пяти- и шестичленных циклов, а иногда приме-
няется и для образования циклов большего размера (реакции 3—7 на
схеме 2.6).
Современные исследователи часто используют в качестве каталити-
ческой системы гидрид натрия с небольшим количеством спирта.. Ве-
роятно, действующим катализатором, на самом деле, является алкоголях
натрия, образующийся при взаимодействии гидрида натрия с выделяю-
щимся в результате конденсации спиртом:
R‘OH + NaH R'ONa + Нз
Несомненно, что злкоголят натрия является действующим катали-
затором в реакциях, в которых присутствует металлический натрий.
В этом случае алкоголях образуется при реакции между металлическим
натрием и освобождАющнмея в ходе конденсации спиртом.
Движущей силой реакции является образование устойчивой енолят-
ной системы. Так как реакция обратима, то опа контролируемся термо-
динамически, и, если возможно образование более одного енолята, бу-
дет образовываться продукт, полученный из более устойчивого енолята
Б1
Примером является циклизация днэфнра (I) [20]. При этом образуется
только соединение (3), поскольку вещество (2) не может образовывать
устойчивый енолят. Если синтезированное другим путем вещество (2)
поместить в условия, в которых обычно проходит циклизация, оно изо-
меризуется в (3) по механизму обратимой конденсации.
О О"
JL."C00C2Hs ^Нз ^OEt, HaCxJ^^COOCsHb
Г p-СНз <-Х— СгН5ООССН2(СН2)зСНСООСгН5| Г
NaOEt: ксллоя
Успешное проведение реакции смешанной конденсации сложных
эфиров зависит от тех же ограничений, которые отмечались при рассмо-
трении смешанных альдольных конденсаций. Одно карбонильное соеди-
нение должно преимущественно выступать в роли акцептора, другое —
в «качестве нуклеофила. Для предотвращения самоконденсации алифа-
тических сложных эфиров карбонильный акцептор должен обладать по-
вышенной электрофильностью. Обычно используют эфиры ароматиче-
ских кислот, формиаты и оксалаты. В каждом из них содержатся груп-
пировки, действующие как акцептор электронов па алкильные группы,
и отсутствуют способные к енолизации водородные атомы. Поэтому они
являются хорошими электрофилами, однако не могут действовать в ка-
честве нуклеофилов. Некоторые примеры представлены в схеме 2.6 (ре-
акции 8—11).
На примере получения диэтилбензоилмалоната (реакция 12) про-
демонстрировано использование ангидридов кислот, которые являются
гораздо более реакционноспособными ацилирующими агентами, чем
сложные эфиры. Реакцию нужно проводить в растворителях, не обла-
дающих нуклеофильностью, чтобы предотвратить конкурирующий с нуж-
ной реакцией сольволиз ангидрида. Другим препятствием при использо-
вании в реакциях с енолятами высокоактивных ацилирующих агентов,
таких как ангидриды и галогеиангидриды кислот, является то, что ос-
новной реакцией может стать О-аннлирование. Подходящим субстратом
в таких случаях оказалась магниевая соль диэтилмалоната (реакции 12
и 14) отчасти из-за ее растворимости в растворителях, не обладающих
нуклеофильностью, например в эфире.
Успешному ацилированию литиевых енолятов ацилхлоридами (ре-
акция 16) способствуют низкие температуры.
СХЕМА 2,1. АЦИЛИРОВАНИЕ КЕТОНОВ СЛОЖНЫМИ ЭФИРАМИ
О О
(1) [20ч]
(2) [206]
(3) [20в]
(4) [20г]
О 0 0
If ЬГаН [I ||
СЩССН, 4-СНз(СНг)4СООС4Н5 “-----> СНзССНгСцСНаДСНа (54-65%)
О I. NaOEt ООО
« 2. H+ 1| II II
CH»CCHS 4-2(COOCsH6)j —------► СгН5ООСССНгССНгССООС2Нв (85%;
+ О=С(ОС2НьЪ
(91-94%)
Б2
Ацилирование полученных из кетонов енолятов сложными эфирами
представляет собой важный'метод повышения реакционной способности’
• и селективности р синтетических преобразованиях кетонов. Некоторые
характерные примеры даны на схеме 2.7.
Наиболее общим примером реакций такого типа является формилирова-
ние енолятов кетонов под действием эфиров муравьиной кислоты;
О О
11 NaOEt || н
RCHjCR' -ЬНСООС2Н5 —---RCCR' —
II
нс\
RC----CR'
If II
HC^ .0
OH
В образующихся при подкислении ^-кетоальдегидах формильная группа
сильно ёнолйзована, поэтому данные соединения часто называют гидро-
кси^ётиленпроизводными. Образование продукта контролируется терт
модинамически; поэтому из несимметричных кетонов получается глав-
ным образом тот продукт, который обладает большей относительной
устойчивостью. Полученные гидрокснметиленовые соединения .находят
разнообразное^синтетическое применение. Гидроксиметиленовая группа
может- быть превращена в метильную при взаимодействии с тиолом и
последующем восстановлении [21]:
Восстановление натриевых енолятов' гидроксиметиленкетонов алюмо-
гидридом лития приводит к гидроксиметилкетонам [22]. Разработана
последовательность реакций для проведения алкилирования по тому
месту, в котором уже присутствует заместитель. Эта последовательность
реакций включает дианионный интермедиат [23];
Если необходимо провести алкилирование несимметричного кетона
в то место, куда предпочтительно .проходит ацилирование, то можно
непосредственно алкилировать гидроксиметиленовое производное. Кон-
денсация с этилкарбонатом или дйэтилоксалатом перед алкилирова-
нием также может быть использована для увеличения реакционной
способности a-положения кетона. Образующиеся fJ-кетоэфиры легко
алкилируются с помощью методов, описанных в предыдущей главе.
jJ-Кетосульфоксиды представляют собой другой класс синтетических
интермедиатов; их получают ацилированием аниона диметилсульфок- ,
сида сложными эфирами [24]:
О О
RCOir 4- ’Cfi2SCff4;
О О
II II
RCCHSCH3 + R'OH
Формальная схема этой реакции аналогична сложноэфирной коплен
сацнп, она. проходит 'через образование очень устойчивого карбаниона
4-СНэОСвН4СООС2НБ4 ~CH2SOCH3 —
' О . 5 О
II .. ZnfHg li
—> 4-CHaOC6H4CCH2SOCH3 ;------► 4-СН3ОС6Н4ССНз {См. [25]}
Л " , • СПз
1. NaH . : I ... . Zn/Hg
J, PhCOCH2SOCHs PhCOCHSOCHs -—~* PhCOCH2CH3 {Cm. [26]]
Эти .вещества находят широкое применение в синтезе, так как их можно
восстановительно расщепить с удалением метил сульфенил ьного заме-
стителя. Таким образом, двухстадийный процесс, включающий, кой-
/ дёнсацию и восстановление, позволяет превращать сложные эфиры в
метилкетоны. Если включить еще стадию алкилирования, можно полу-
чить более сложные, кетоны. В аналогичной последовательности реакций
моухет быть использован, диметплсульфон [27]:
J \ : |..Й>
CHa(CH3hCOOC2Hs4- 'CH2SO2CH3 —± CHstCH^^OCHuSOiCHj —±77*
,i О СНз " О
( ОТ- Zn/Hg Р . .
.i —> CHs(CHs)4C—CHSOjGHa ±-±-* CHsfCHiOiCCHjCHj
Рассел и сотр, [25] разработали ряд других синтетических методик, ко-
{ торые основаны на склонности р-кетосульфокёндов перегруппировы-
р ваться при действии кислот [25]: ' .
: О- .. о он
II н+ |1 | т
РССН2ЗОСНз -----> ПС—CHSСНз г
., Продукты перегрупш'.ровки далее, можно превратить в соединения с раз-
? личными функциональными группами на двух терминальных углерод-
:: нык атомах. Это могут быть различные комбинации гидроксильного и
7 карбонильного состояний окисления, например, кетоальдегиды, гпдрок-
; сиальдегиды, гликоли и кетоэфиры [25,28]. v
J 2.5. РЕАКЦИЯ В11ТТ11Г\
i-. 'л'':".'--.. о *
Г Важными группами нуклеофильных углеродных частиц являются
илиды фосфора, и серы. Цлид—это молекула, в мезомсипом состоянии
i которой участвует структура с противоположными зарядами иа сосед-
I :: них атомах, имеющих октеты электронов.' Хотя это определение до-
I ’ статочпо широко и охватывает ряд классов соединений, мы ограни-
J чпмея в дальнейшем, нлидами, у которых .отрицательный заряд нахо-
। . дйтся: па атоме углерода. Значение Илидов й синтезе особенно велико
; в том. случае, когда положительно заряженным атомом является элс-
. мент второго периода, например фосфор или сера. . .
Илиды фосфора обычно. являются устойчивыми, хотя и очень ре-
акционноспособными соединениями. Они могут.быть изображены с по-
мощью двух граничных структур., которые иногда называют нлпбнбй
и иленовой формами, Используя в качестве примера (СН3)зРСН2 (мс-
тизнд триметйлфосфошш), эти две формы можно иллюстрировать сле-
дующим образом: ,<
'г (СП3)3Р-СН2 -*-> (СН3)аР-СН2
„ илид плев
Устойчивость илидов фосфора' объясняется резонансом двух структур,
причём в кленовой форме реализуется подача электронов на Зй-орби-
.тали фосфора, 'рдйако недавние тщательные исследования мётилида'
' 54
триметил фосфония с помощью !Н-, 1ЭС- и ^Р-ЯМР-спектроскопии
больше согласуются со структурой диполярвого илида, имеющего
хр2-гйбрйдизованный атом углерода и $р3-гибридизоваиный атом фос-
фора с незначительным вкладом кленовой структуры [29].
Самым простым способом получения илидов фосфора является
депротонирование фосфониевых солей сильными основаниями. Соли
фосфония в свою очередь получают взаимодействием триалкил- или .
триарилфосфинов с алкилгалогенидами:
. I- + ”
RaP + R'CFljX —* R3PCH1R7 X" s-
1 X == I, Вг, С! и т. д. ..
. + основание +
R3PCn2R' ----1----- R3P—GHR'
Хотя илиды были известны в течение многих лет, возможнсть их
использования в, синтезе не была оценена до тех пор, пока Г. Виттиг
с сотрудниками университета в Гейдельберге не разработали их при-
менение в синтезе олефинов [30]. Реакция или.ча фосфора с кетоном
или альдегидом дает1 возможность введения углерод-углеродной двой-
ной связи вместо углерод-кислородной двойной связи, как показано
ниже: , л
: 6 ,PR3
♦ - . II
т R3P—CRJ + R'/C=O —> R;'C—Cyj —> R"C=CRJ + R3P=O ;
Обычно предлагаемый механизм включает нуклеофил^бе присоедине-
ние углеродного атома илида к карбонильной группе с образованием
дйполярного интермедиата (бетаина) и последующее элиминирование
фосфиноксида. Элиминирование может быть согласованным процессом
или происходить/ через четырехчленный дигйдрооксафосфетацовый ин-
термедиат [ЗГ]. Предполагают также,: что дигидрбоксафосфетановый
интермедиат может образовываться непосредственно (без образования/
промежуточного бетаина) в результате процесса циклоприсоедине-
ния [32]. .
Кислотность алкилфосфониевых солей очень мала. Отрыв протона :
обычно проводят литийорганическими реагентами или дийетилсульфок-
сид-анионом., Образующиеся илиды очень реакционноспособны. р-Ке-
тофосфониевые соли обладают значительно большей кислотностью, и
илиды возникают под действием более слабых оснований. Получаю-
щиеся илиды стабилизованы енолятным резонансом
d R 0 0- О t,
’ || - + I * II :
RC—CH—PRs -<-х RC—СИ— PR' ч—RC—CH=PR£ . -
и значительно Mefiee реакционноспособны. Для проведения их реакции
с кетонами часто необходимы жесткие условия. Модификации реакции
Виттига, которые рассмотрены ниже, часто более удобны для синтеза
олсфинов, содержащих элсктроноакцёпторные заместители. '
Реакция Виттига в ее первоначальной форме не отличается высо-,
кой стереосёлсктпвностью. Известны примеры преобладания как цис-,.
так и транс-изомеров (см., например, реакции 2 и 3 на схеме 2.8) [33]. :
Была исследована зависимость отношения изомеров от условий реак-
ции, однако условия, при которых наблюдалась бы высокая стсрёосе-
лективность, разработаны не были [34]. Факторы, определяющие кон-
фигурацию образующегося олефина, можно рассмотреть в свете ранее
обсуждавшегося механизма. Поскольку завершающее: реакцию элими-
нирование идёт через четырехцентровое переходное: состояние, отще-
пление идет по спн-схеме. Таким образом, стереохимия образующегося
бетаинового интермедиата сохраняется в переходном состоянии при
. ’ . ' \ . 55
i -I 4 -к • •
СХЕМА 2,8. РЕАКЦИЯ ВИТТ И ГА И; РОДСТВЕН НЫЕ РЕАКЦИИ
(1) [32а1 ^==^0 -Ь СНэ—PPhs >- (35-40% к.
(2) [326] (3) [32в] PhCH=O 4- PhCH=PPhs —>• PliCH—CHPh (70% транс-, зо% час4 Phci-Ь-О 4- CH5CH=PPh3 PhCH=CHCH3 цз% транс-, 87% ц«с-) ’
(4) [32г] + LiOEt PhCH=O+ PhCH=CH—CHs.PPh3 * PhCH=CH—CH=CHPh (60-67%)
(5) [325{ (CH3)3N—0^CH=O + .CbC=PPh3 —* \ —► (CH3)aN—CH=CC12 (39- 56%) 0 X
(6) [32с | - /—\ 11 NaH. / \ ' / ... 4- (C2H3O)2PCH2COOC2H5 / X=CHCOOC2H5 (67-77%)
/С2Н5 и NaOEt'
(7) [32ж] CHi=C 4- (C2H5O)2PCH2COOC2H5 > H=O c2ns e ' ’ СН2^С\ /Н
A zC=C\ (65'i) FL XCOOC2HS Li o
(8) [32а] 1 II . Ph2C=O4-(CHskC—P[N(CH3)S]3 Ph2C=C(CH8)2 W4%)
элиминировании и определяет геометрию олефина, цис-Олефин обра-
зуется Из эритро- бетаин а (4), а траяс-олефин — из трео-изомера (5):
4 5
Из этого следует, что когда элиминирование трйфеннлфосфиноксида
^происходит быстрее, чем обратное присоединение, то конфигурация ,
олефина определяется относительными скоростями образования“бетаи-
нов. Обычно эта стадия не отличается высокой стереоселективностью,
и поэтому образуется смесь олефинов. Если образование бетаина яв-
ляется быстрым обратимым процессом, в равновесии находятся два
бетаина. В этом случае конфигурация олефина определяется относи-
тельными скоростями разложения бетаинов.
, Приближенные энергетические профили реакций для указанных ли-
митирующих стадий показаны на рис. 2,1. Когда бетаины находятся
в равновесии, обычно преимущественно образуется т-раяс-олефин. Это
объясняется относительной устойчивостью цис- и траяе-олефинов, Сте-
рические отталкивания, с которыми связана меньшая устойчивость >
цис-олефина, начинают проявляться уже в переходном состоянии при
элиминировании; поэтому переходное состояние, приводящее к цис-
олефину, имеет более высокую энергию, чем состояние, приводящее
к тдаяс-.олёфину. Очень высокое отношение транс-: цис-изомеров ха-
рактерно для илидов фосфора, содержащих электроноакцепторныё за-
местители, например карбалкокси- и ацильные группы, Это связано
с тем, что более устойчивые илиды могут относительно легко вновь
образовываться в результате обратимого присоединения. Большое ко-
личество транс-формы может быть частично также следствием пони*
женной электронной плотности на атоме кислорода, в результате чего
разложение илида происходит относительно медленно. Дополнитель-
ным фактором, способствующим преимущественному образованию
а »
Рис. 2Л , : Стереохимия реакции Виттига как функция энергетического: профиля'
реакции.
а — разложение бетаинов происходит быстро; конфигурация продукта определяется от-
носительными скоростями образования бетаинов; б — бетаины находятся в равновесии;
конфигурация продукта определяется относительными скоростями разложения бетаинов.
транс-олефина, является присутствие карбонильных заместителей.
В переходном состояний, 'приводящем к цас-олефину, возникает не-
благоприятное стерическое взаимодействие, нарушающее копланар-
ность карбонильной группы и олефина. Плоское расположение, воз-
можное в транс-олефине, оказывает благоприятное влияние из-за воз-
можности делокализации электронной плотности.
О-РРЬд
О-РРЬ,
Благодаря высокой стереоселективности важна модификация реак-
цйн Виттига, в которой используют фосфонаты. Применение фосфона-
тов иллюстрируется следующими уравнениями:
. о -
RCH2X + Р(ОС2Н5)3 —> RCH2P(OC2H6)2 + С2Н6Х
д о
|| основание - II »
.RCHjP(OC3H5)s —-----> RCHP(OC2H5)2
о О=Р(бС8И5)2 о
- II . I II
RG-HP(OC2H3)2 + R£C=O —* R»C—CH —> R£C=CHR+ (C2H5O)2P—O'
“OR
Эта модификация применима главным образом для случаев, в кото-
рых R является фенильной, ацильной или алкоксикарбонильной груп-
пой, Способствующей стабилизации карбанионного центра [35]. Когда
R является простой алкильной группой, реакция присоединения прохо-
дит нормально, но аддукт не способен к элиминированию [36], Если
R — электроноакцепторная группа, то в фосфоиатной модификации ре-
акции Виттига образуется преимущественно транс-олёфин [37-]. От-
ветственные за это факторы аналогичны тем, которые были рассмо-
трены при обычном методе Виттига. Стабилизованные фосфонатные
карбанионы обратимо при соедини ются к карбонильному соединению
67
и образованию транс-продукта благоприятствует легкость элиминиро-
вания. Примерами фосфонатной модификации метода Виттига являют?
ся реакции ((>) и (7) ‘на,схеме 2.8. ,
Реакции Виттига, в которых применяют алкил фосфониевые соли,
также можно сделать стереоселективными, Образование бетаина про-
водят при низкой температуре и в присутствии галогенида лития. В этих
условиях отщепление трифенилфосфиноксйда од бетаина происходит
медленно. Затем интермедиат вновь обрабатывают лйтийоргапическим ’
соединением для образования нового илнда. ..
Наконец, в результате присоединения эквивалентного количества донора
протонов регенерируется первоначальный ийид, однако в виде более
стабильного трер-изомера. Последующее разложение этого стереоизо-
мера приводит к образованию олефина с отношением транс- : грхс-изоме-
ров, превышающим 95 : 5 [381. Анион, образующийся при реакции бе-
та и ц о во го и нте р м ед и ата со в тор о й м о л ек у л ой а л кил л и т и сво го реагента,;
можно подвергать и Другим превращениям. В наиболее синтетически
полезном методе аннон обрабатывают формальдегидом. При нагрева-
ний, которое ускоряет отщепление трпфенилфосфпноксида, образуются
гомологи аллилового спирта. Реакция'характеризуется высокой стерео-»
- селективностью и оказывается ценным методом в синтезе природных со-
единений [39].
О’ т О’
I + RL! i !. CHz=O /СН2ОН
RCHCH—PPh3 —RCHC=PPh3 '
R' ’ R' И -R ,
бета ан (З-оксндоплнд
Синтетическое использование реакции Виттига расширяется приме-
нением некоторых илидов, содержащих функциональные группы. Так,
метоксиметиленовое [40] и феноксиметиленовое [41] производные при-
водят к виниловым эфирам, при последующем гидролизе которых об-
разуются альдегиды:
О-{- СЙ3ОСН=РРй3
PhCH=O + CH3—у/— OCH~PPh3 — > PhCH==CHO——СНз
—> PhCH2CH=O
Аналогичный принцип лежит в основе Использования 1-(метилтио)-
алкилфосфонатов для синтеза кетонов [42]. Винилсульфиды, получен-
ные с помощью модифицированных реакций Виттига; гидролизуют в
присутствии солей ртути с образованием альдегидов, например [42]: г
* / \=о
But! 1 - \ /
CH3SCHPO(OC2Hs)2 —-* CHsSCPO(OC2H5)2 -----—->
СНз СНз
v8
Дитийорганическиё реагенты, содержащие а-триметилсилильныё за-
местители, реагируют- с кетонами и альдегидами (аналогично реакции
Виттига) с образованием олефинов [431. На стадии депротоиирования
образование анионного углёродного атома может облегчаться в присут-
ствии кремнийсодержащего заместителя; в качестве оснований можно
использовать лйтийорганические соединения < ~
j j ..Ц . ' ,v-
Однако основная функция атома кремния состоит .в создании нйзкбэнер-
гетического пути для разложения интермедиата, который образуется на
стадии присоединения. Реакция, в которой участвуют кремнийорганиче-
екие реагенты, применялась для получения разнообразных замещенных
олефинов, хотя не так широко, как реакция Виттига. а.р-Ненасыщенные
сложные эфиры [44а ( и винил сульфоксиды [446J являются примерами
соединений; получаемых с помощью кремйййорганических реагентов.
Стабилизации карбанионного интермедиата способствуют карбоксилат-
ные и сульфоксидные заместители:
V ' ЮСИСОоС2гЬ
Г \ J + (CH3)3SiCHCOOCjHs —> [ J \ (См. [44а]}
(311) ''
О L1 О "
PhCH=CHCH=O+PhS—CHSi(CH3)s PhCH=CH—СП—CHSPh {См. [446]}
ту
1 2.6. ИЛИДЫ СЕРЫ КАК НУКЛЕОФИЛЫ
Илиды серы в синтетическом отношении занимают по важности сле-
дующее место за^нлидами фосфора. Метцлид диметилоксосульфония (6)
и метилид диметплсульфонпя (7.) явились первыми нашедшими широкое
применение илидами серы. Получение этих соединений представлено
ниже [45]:
О ' ' : ;
J ' *.. , NaH ' + :?:Ю
•CHaS'CHi + CH, I (CH,)aS-GH, < K, (ClI3)2S—CH2 :
в
~СНг5ОС.Нз,
- <сн3)2яо
CHjSCHs-J-CHJ —* (СН^ЗДСНз —--------—
*:: (CH2)2S— СН2
7 ....
, Как и в случае идидов фосфора, полагают, ‘ что d-орбитали серы
участвуют в образовании связи, приводящей к стабилизаций карбанион-
ного центра. Метилид Диметилоксосульфрнйя при взаимодействии с не-
сопряженными кетонами и альдегидами образует эпоксиды. Реакция
протекает как карбонильное ^присоединение с последующим внутримо-
лекулярным нуклеофильным замещением;
-CH2—3{СЧз}2 R2C^~—-CH2 z-S(CH2):i КСЮ — CH2 + <CH3)2SO
К_______/ И *< » » !..
О - о.
, Некоторые характерные примеры приведены на- ’схеме 2.9.
S9
СХЕМЛ w синтезы .с’-участием ИЛИДОВ СЕРЫ
V
(3)[45б] РИСН=О + CH»-S(CH3\'Д *(75%)
Ph—‘1 '
(5Ш5В].
((б) [45г]
(7)[45Д] -
О + (СН35
ISO.CjHy ;
П °'’
(8)[45д] PhCH=CHCPh +'FhCH.S^icHPh —>
В.
о.
Ph
Ph HQ
CPh _•
и H
^7%)
(9) [45е]
PhCH^CHCph + (Ph),S-CHCPh
Ph
PhC=Q :
C-Ph
(10) [45«]
О
II
+ PhCH=CHCPh -+
О
В. производных циклогексана преобладает экваториальная атака:
С а,р-ненасыщенными кетонами реакция протекает как сопряженное
присоединение. За стадией присоединения следует внутримолекулярное
нуклеофильное замещение, приводящее к замыканию циклопропанбвого
цикла: ’ \
4> <CH3)2SO
Метйлид диметнлсульфония образует эпоксиды при взаимодействии
как с сопряженными, так и с несопряженными кетонами:
О + 1 О
II -снгжснз), / \
PhCH=CHCPfi --------> PhCH=CH— С----СН3
— ‘ .. I
ph
Этот илид более реакционноспособен, чем илид (6), однако менее
стабилен, и во избежание разложения его необходимо сразу после 'об-
разевания обрабатывать карбонильным соединением. Поведение мет-
илида диметнлсульфония .отлично от поведения метилида диметилоксо-
сульфония и при реакциях’ с циклогексанонами: в простых циклогекса-
нонах осуществляется преимущественно аксиальная атака [45, 46], Про-
тивоположная стереоселективность этих двух илидов отражает их за-
метно различающуюся устойчивость. Полагают, что мети л ид диметил-
'сульфония достаточно неустойчив для того, чтобы стадия присоединения
стала необратимой. В этом случае направление присоединения к карбо-
нильной группе определяет конфигурацию эпоксида. Для более устой-
чивого диметилоксосульфонийметилида присоединение может быть об-
ратимым, в таком случае на стадии циклизации благоприятным стано-
вится образование более стабильного эпоксида [47]. Этот аргумент
совпадает с тем, который рассматривался при обсуждении стереохимии
реакции Виттига с устойчивыми и неустойчивыми илидамн фосфония.
Расширение синтетических возможностей илидов серы для переноса
как замещенных метиленовых групп, так и самой метиленовой группы,
достигается модификацией заместителей, содержащих серу. На схеме 2.9
реакция (6) иллюстрирует перенос изопропилиденовой группы. Еще
большие структурные вариации возможны при использовании нуклео-
'фнлов, получения из сульфоксиминов [48]. По-видимому, наиболее пер-
спективными реагентами являются N-n-толуолсульфииилсульфоксимнны.
Их получают взаимодействием сульфоксидов с л-толуолсульфонилази-
дами:
О О
11 II .
PhSCHRs+ ArSOjNa —> PhSCHRs ,
' II
AzSOs-N
61
Взаимодействие с сильным основанием приводит к образованию
аниона, далее реакция следует механизму, установленному дли реакций
илидов оксосульфония:
II „ №Н я -1 1 . О Я i г
PhSCHR,------₽hS~'CR8 Г-R2C==O RhSr-r-C-----------------СР2
II II - 11^ I B
AiSCKN ' AiSCON ArSO^N R
Из насыщенных кетонов образуются эпоксиды, тогда как сопряжен- -
ные карбонильные соединения дают циклопропаны (реакции 7 и 8 на
схеме 2.9).
Применение илидов серы открывает путь к спиро[2, 2]пентановым
системам. Циклопродилышй заместитель, находящийся в соединениях
серы, переносится на «^-ненасыщенные системы с образованием вто-
рого циклопропанового цикла [49а, б]:
/СООСНз
+ /I NaOH /I СН2=СНСО0СЯ3 (\ X
Pb2S—Ph3S=<J -----------:------> PZ (83%)
Ph Ph о H»<2CH,
(CHshN-S—(CHshN-S=/| Л?*’^Н-СС^ |\/ («ад
0 u ° ^COCHj
Вводимая циклическая система может содержать и большее число
звеньев. Эти соединения являются^промежуточными продуктами в раз-
нообразных синтезах [49в[.
2.7. НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ С ЦИКЛИЗАЦИЕИ
Схему нуклеофильного присоединения по карбонильной группе с по-
следующим внутримолекулярным нуклеофильным замещением присут-
ствующей в нуклеофиле уходящей группы можно обнаружить в более
старых синтетических методах, например в реакции Дарзана [50J:
о о
ц Rx / х /СООУГ
R2C O J C1CHSCOR' —* X----Cf
RZ XH
Первой стадией является присоединение к карбонильному соединению
енолята, полученного из а-галогенэфирз. Затем алкоксидный атом кис-
лорода нуклеофильно атакует связь углерод — галоген е образованием
эпоксида.
9 Д' г Ж
rsc снсОогш;-*- RpC-—снедаем-*- р2о-;йнсоооц.
а ( 9
Реакция не отличается высокой сгереоселективностью, из несим-
метричных кетонов обычно образуется смесь изомеров [51]. Некоторые
типичные примеры реакции Дарзана приведены на схеме 2.10.
Эпоксиэфиры, образующиеся при конденсации Дарзана, применяют
для синтеза кетонов и альдегидов;
О
rtr R ОН
R .с-гО—н \ /
С V ' хс^=сх Б^СЙСЯ=Ф
’ п" Ч“М X "
к н ,R К
СХЕМА Z.10, РЕАКЦИИ КОНДЕНСАЦИИ ПО ДАРЗАНУ
(1) 151а]
(2) [5161
(3) [5Ы
(4) {51eJ
О 4- CICHjCOOCjHs
t
(83-95%)
О
КОСМез Н. /\ ,СООС,Н,
PhCH=O 4- Р11СНСООС2Нз ------> Х< >/ 2S
I P1Z Хрй
ci в
О
II КОСМез
РЬССНз + С1СНйСООСгН5 ------>
о о
НзСч / X /СООС,ЯЕ, Pfk / X XOOCjHs
—► у-——V + ----/
PhZ Хн Нас/ Хн
<62*5Ьз смесь изомеров состава 1 : i)
СНзСНзСНСООСаНз
I
Вг
1. L1N[S iiCfXtsfe
----_,——-------
2. СНзСОСНз
О
НзС,ч / \ /СООСЛз
Н3с/ ХсНгСНз
Образующиеся при гидролизе эфиров кислоты термически декарб-
оксилируются с образованием карбонильного соединения. Обычно это
рассматривают как согласованный процесс, протекающий через пока-
занное ниже бициклическое переходное состояние:
£о'°
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
Д. К Айрис. Карбанионы в органическом синтезе. Пер с аигл./Под ред, И. С. Эфроса.
Л, Химия, 1969. 208 с.
АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ
Л. Т, Nielsen, IF. J. Houlihan, Org. React. 16, 1 (1968).
РЕАКЦИЯ МАННИХА
F, F. Bllcke, Org. React 1, 303 (1942) [OP, 1, 399 (1948)] •.
РЕАКЦИЯ ВИТТИГА
.1. Miwrcfajr, Org. React. 14, 270 (1965) [OP, 14, 287 1967); A. IF. Johnson, Ylide Che-
mistry, Academic Press, New York, NY, 1966 [А. В. Джонсон. Химия илидОВ. Пер.
с англ,/Под ред. Н. А. Несмеянова. М„ Мир, 1969, 399 с.].
ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В ТЕКСТЕ
14 7 Nielsen, НА J Houlihan, Org. React 16, 1 (1968).
i R L. Reeves, in Chemistry of the Carbonyl Group, S. Patai (ed.), Interscience, New
York, N Y., 1966, p. 580—593.
* Здесь и далее: OP Органические реакции, Сб. 1—14. Пер, с англ. М., Издатин-
ж. 1948—19671 — Прим, ред.
«3
3. И. О House, Modern Svnihelit Reactions, Second Edition, W. A. Benjamin, Me
Ратк, (Л 1972. p 02 < v«2
4 I. B. Conant, N'Tuttle, Org Synth. J, 109 (1941} [СОП, 1, 184 (1949)]
4a I, Grignard, A. Vesierrnon, Bull. Chim Soc. Fr. 37, 425 (1925)
46.F J. ViHani. F. F. Nord, J. Am. Chem Soc. 69, 2605 (19471.
4e. 1. English, 0 W. Barber, J. .Am. Chem. Soc. 71, 3310 {1549).
4г. В Lorette, J. Org Chern 22, 346 (1957).
4d. IF. IVeyne. H Adkins, J. Am Chem. Soc 62, 3401 (1940),
4e. D. / Ba\sied, J S Whitehurst, J. Chem. Soc., 4089 (1961).
4ж. G. A. Hill, G Bramann, Org. Synth I, 81 (1941) [СОП, 1, 79 (1949)]
4з S. C. Bunce, H J Etorsman, F. I) Popp, J, Chem. Soc,, 303 ((963).
4н A. Al Islam, M. T. Zemaitij, J. Am Chem Soc 79, 6023 (1957).
4s D Meuihe, Й. Strauss, E. Heilbronner, Helv. Chim Aeta 41, 2220 (1958).
4 л A ! Meyers. At Nazarenko, J Org Chem 38, 175 (1973)
4м IF. R. Dunnavant, С. R Hauser, Org Synth 44, 56 (1964).
4w ,M. W. Rathke, J Am Chem Soc. 92, 3222 (1970).
4o. G. W Moersch, A. R. Burkett, J Org Chem. 36, 1149 (1971).
An. Al. W Rathke, Org Synth. 53, 66 (1973). <
5 E. D Bergmann, D. Ginsburg, R, Pappe, Org. React 10, 179 (I960) [OP, 10, II
(1963)], /. W. Cornforlh, R, Robinson, J. Chem Soc, 1855 (1949)
5« / W. Cornforth, R. Robinson, J. Ch Pm Soc., 1855 (1949).
56 S, Ramachandran, Л1. S. Newman, Org. Synth. 41, 38 (1961).
be R. L Augustine, J A. Caputo, Org. Synth. 45. 80 0965).
5г. C. 7 V. Scania, R. M Starrett, J Am. Chem. Soc 03, 1539 (1971)
55. G. Stork, S D Darling, 1 Am Chem. Soe. 86, 1761 (1964)
6. G. Stark S. Ganem, J Am Chem Soc, 95, 6152 (1973); G, Stork, J. Singh, J. Am
Chem Sol’, 96, 6181 (1974)
7. R. R. Boeckman, Jr, J Am. Chem Soc. 96, 6179 (1974).
8 M Stiles, D UM. G. V. Hudson, J. Am. Chem Soc 81, 628 (1959). ,
S. H 0. House, D S. Crumrine, А. У. Teranishi, H, D, Olmstead, J. Am. Chem. Soc
95, 33(0 (1973) .
10a, G. Pones, Org React. 15, 204 (19671.
106. R. L. Reeces, in. The Chemistry of the Carbonyl Group, S. Patai (ed J, Interscience,
New York NY. 1966, p, 593—599
11. 7. 7. Crowell, D. IF. Peck, J, Am. Chem. Sor. 75. 1075 (1953).
12. А С. Cope, С. Л4. Hofmann, C. Wyckoff, E. Hardenbergh, J, Am, Chem, Soc. 63,
3452 (1941)
13. E J. Carey, J Am. Chem Soc 74, 5897 (1952).
14. E. 7 Corey, G, Fraenkel, J. Am Chem Soc. 75, 1168 (1953),
144 А. С. Cope, С M Hofmann, J, Am. Chem Soc. 63, 3456 (1941).
146 R. IF. Hein, A). J, Astle, J R Shelton, J Org. Chem 26, 4874 (1961),
14a F. S. Prout, R. J, Hartman, £. P. — У, Huang, C. /. Rar pics G. R. Tichelaar Org.
Synth IV, 93 (1963).
14г E, F. Pratt.. E. Werble, J Am Chem Soc. 72, 4638 (1950).
144 D E. Worrall, L. Cohen, J Am. Chem Soc. 66, 842 (1944).
14e A. C. Cope, A. A. D'Addieco, D. E. Whyte c. a. Org Svrrth IV, 234 (1963),
14®. IP. J, Gensler, E. Berman, J Am Chem Soc- 80, 4949 ((958).
14э R Stevens, J. Chem Soe. 1118 (I960).
I4u R H. Wiley, N. R Smith, Org. Synth. IV, 731 (1963).
15 C. Mannidi, P. Schumann, Chem. Ber. 69, 2299 (1936).
15й. С E Maxwell, Org Synth. Ill, 305 (1955).
155.A. L. Wilds, R, M. Nowak, К. E. McCaleb, Org. Synth. IV, 281 (1963).
15s C. S. Marvel, R L. Myers. £ H. Saunders, J Am. Chem. Soc. 70, 1694 (1948).
15г A. C Cope. £ C Hermann, J. Am. Chem. St>c 72, 3405 (1950).
15<T E В K.natt, J, Chem Soc, 1190 (1947),
16. C. S. Marvel, R. L. Myers, J. H. Saunders, J. Am Chem. Soc. 70, 1694 (1948),
17 R, Robinson, J Chem. Soc 762 (1917).
18. C. R Hauser, V. E Hudson, Jr„ Org React. I, 266 (1942) fOP, I, 345 (1948)1-
18a R, R. Briese, S, M- McE’valn, J. Am Cltem Soc. 55, 1697 (1933)
186. В E. Hudson, !r., C, R. Hauser, J. Am Chem Se>c 63, &156 (1941)
I8e P. S. Pinknep, Org Synth Ц, 116 (1943) [СОП, 2, 297 (19491|
18г, £ A Prill, S M. McElvam, J Am.'Chem Soc. 55, 1233 (1933).
18d.A4 S. Newman, / I.. McPherson, J Org Chem 19, 1717 (1954).
18e. J. P. Ferrrs, N. C, Miller, J Am Chem Soc. 85, 1325 (1963).
l&w. R. N Hurd, D. H. Shah, J Org. Chem 38, 396 (1973).
18з. E. M. Bottorff, L L, Moore. Org. Synth. 44, 67 (1964).
18u F. IF. Swamer, C. R. Hauser, J Am' Chem Soc. 72, 1352 (1950).
18k. D E, Flood, S E. Miller, Org, Synth IV, 14] (196,3)
18л E. E Royals, D G Turpin, J. Am Ciiem Soc 76, 5452 (1954)
18-« I. A, Price, D S Tarbell, Org Synth IV, 285 (19631
18k 7 Л4. Sfraley, A. C Adams. Org Synth IV, 415 (1963!
18o. G, A Reynolds, C, R Hauser, Org- Synth. IV, 708 (1963)
64
I8n. M Guha, D. Nasipuri, Org. Synth. 42, 41 (1962). %
18Д ЛГ. IP. Rathke, J. Delicti, Tetrahedron Lett., 2953 (1971).
19, i. P Schaefer, I. Л Bloomfield, Org. Reatt. 15, 1 (1967).
20. H. С. Вумфсон. В. И. Зарецкий, ЖОХ, 29, 2704 (1959).
20a С Ainsworth, Org Synth IV, 536 (1963).
206. A. Green, F, B. La Forge, J. Am Chem. Soc. 70, 2287 (1948); F. IP. Swamer,
C. R Hauser, J Am Chem Soc. 72, 1352 (1950).
20e. E. R. Riegel, F. Zwdgmeyer, Org. Synth. II, 126 (1943) [СОП, 2, 543 (1949)].
20г. A. P. Krapcho, J. Diamanti, C. Cayen, R. Bingham, Org. Synth. 47, 20 (1967).
21a. R. E, Ireland, J. A. Marshall, J. Org Chem 27, 1615 (1962),
2l6 J. D. Metzger, At, IP, Baker, R. J. Morris, J. Org. Chem. 37, 789 (1972).
22. E, J. Corey, D £. Cane, J. Org. Chem; 3fl, 3070 (1971).
23. S. Boatman, T. At. Harris, C. R. Hauser, Org Synth. 48, 40 (1968).
24a. E. J. Corey, M. Chaykovsky, J. Am. Chem. Soc. 87, 1345 (1965).
246. H. D. Becker, G. /. Mikol, G. A. Russell, J. Am. Chem. Soc. 85, 3410 (1963).
25. G A Russell, G. J. Mikol, J Am Chem. Soc. 88, 5498 (1966).
26. P. G, Gassman, G D Richmond, J. Org. Chem. 31, 2355 (1966).
27. H. 0. House, /. K. Larson, J. Org Chem. 33, 61 (1968).
28. G. A. Russell, L. A, Ochrymowycz, J, Org Chem. 34, 3618 (1969).
29. H. Schmidbaur, IP. Buchner, D. Schentzow Chem. Ber. 106, 1254 (1973).
30. A. Maercker, Org. Rea?t. 14, 270 (1965) [OP; 14, 287 (.1967)].
31. C, Trindte, J.-T. Hwang, F. A. Carey, J. Org. Chem. 38, 2664 (1973).
32. £. Vedejs, K. A. J. Suable, J. Am. Chem. Soc. 95, 5778 (1973).
32a. G. Wittig, U. Schollkopf, Org Synth. 40, 66 (1960).
326. G. Wittig, U. Schollkopf, Chem Ber. 87, 1318 (1954).
32s At. Schlosser, K, F. Chrisimann, Justus Liebigs Ann Chem. 708, 1 (1967).
32г R. N. McDonald, T. W. Campbell, Org. Synth. 40, 36 (1960) [СОП. 12, 54 (1964)].
320 A J. Speziale, Д. IF. Ratts, D, £. Bisstng, Org. Synth. 45, 33 (1965).
32e. IP. S, Wadsworth, Jr, W. D. Emmons, Org. Synth 45, 44 (1965).
32ж. R. J. Sundberg, P. A. Bukowick, F. 0. Holcombe, J Org. Chem. 32, 2938 -(1967).
32з. £. J. Corey, G. T. Kwiatkowski, J, Am. Chem. Soc, 90, 6816 (1968),
33 M. Schlosser, Top. Stereochem. 5, 1 (1970).
34 . L. D. Bergelson, M. M Shemyakin, Tetrahedron 19, 149 (1963); L. D, Bergelson,
P. A.^Vaver, L. I. Barsukov, M. At, Shemyakin, Tetrahedron Lett, 2669 (1964);
L, D. Bergelson, L. I. Barsulov, At. M. Shemyakin, Tetrahedron 23, 2709 (1967),
35 J. Boutagy, R. Thomas, Chem. Rev. 74, 87 (1974).
36 . E. J. Corey, G, T. Kwiatkowski, J. Am Chem. Soc. 88, 5654 (1956).
37 . D. rl- Wadsworth О, E, Schupp, Ш, E. J. Sens, J. A. Ford, Jr., J. Org. Chem. 30
680 (1965).
38 M. Schlosser. K. F. Christmann, Justus Liebigs Ann Chem. 708, 1 (1967),
39 E J Corey, H. Yamamoto, J_ Am. Chem. Soc. 92, 226 (1970) ; E_ J. Corey, H- Yama-
moto, D. K. Herron, К Achiwa, J Am Chem Soc 92, 6635 (1970); E. J. Corey,
И Yamamoto, J. Am Chem Soc 92, 6636 (1970); E. J. Corey. H. Yamamoto, J. Am.
Chem Soc 92, 5637 (1970), E. J Corey, J. L. Shulman, H. Yamamoto, Tetrahedron
Lett, 447 (1970).
10 S G Levine, J Am Chem. Soc 80. 6150 (1958).
41 G Wittig, IF. Boll. К H Knick, Chern Ber. 95, 2514 (1962).
42 E, J, Corey, J. L Shulman, J Org Chem 35, 777 (1970).
13 D 1 Peterson J Org Chem 33, 780 (19681.
Ilij К Schimofi, H Tagucht, K. Oshima, H. Yamamoto, H. Nozaki, J Am Chem. Soc.
96, 1620 (1974).
4J6 F A. Carey, 0, Hernandez. J. Org Chem 38, 2670 (1973).
4,j £ J Corey. AL Chaykovsky, J. Am Chem Soc. 87, 1353 (1965).
43a E J, Corey M. Chaykovsky, Org Synth. 49, 78 (1969).
4' j E I Corei), M. Chaykovsky. J Am Chem. Soc 87, 1353 (1965).
ч’е 4 IF Johnson. V. ,1 Hruby, J. L. Williams, J Am Chem. Soc, 86, 918 (1964).
Г 7 Corey, M Jautelat, J. Am Chem Soc 89. 3912 (1967)
4‘.- C R Johnson, G F Katekar, J Am. Chem Soc. 92, 5753 (1970).
j’e В it Trost, J Am. Chem Soc. 89, 138 (1967)
О; C R Johnson, G. F. Katekar, R. F. Hural, E. R. Janiga, J. Am. Chem. Soc, 93, 33771
t t:J“ 11
;.ь C I. Coo» R C CoHey. At £ Wall. J Org Chem 33, 2789 (1968),
47 C ₽ MOisort. C IF Schroeck, J Am Chem Soc 93, 5303 (1971); C. R. Johnson,
С (V Schroeck, J R Shanklin. J Am Chem Soc’95, 7424 (1973).
jsr, C R Jriinson E R laniga. M. Haake, J. Am Chem Soc 90, 3890 (1968).
4» C. p hi’iis-n G F Katekar, J Am. Chem. Soc. 92, 5753 (1970).
4s C f? son, R A Kirchhofl, R. J. Reischer, G. F. Katekar, J. Am. Chem. Soc. 95,
flCT3i
В It Onst 11 ,1 Bogdanowicz, J Am Chem. Soc. 95,5307 (1973).
4_J С P J elm son, G F, Katekar, R. F. Huxol, E. R. Janiga, J, Am. Chem She, 93, 3771
l i ’Tit C R Johnson, E R Janiga, J Am Chem. Soc. 95, 7692 (1973).
49e В M Trost, Ai, J, Bugdanawtcz, J. Am. Chem, Soc. 95, 5311, 5321 (1973).
8 Зап. &!D ftp
SO, Л1. S. Newman, В. J. Magerlein, Org. React 5, 413 (1951) [OP, 1, 319 (1951]
51. F. W. Bachelor, fl. fl. Bansal, J. Qrg. Chem. 34, 3600 (1969).
51 a. fl. H. Hunt, L. J. Chinn, W. S. Johnson, Org. Synth. IV, 459 (1963).
516. H. £, Zimmerman, L. Ahramjian, J. Am. Chem. Soc. 82. 5459 (I960).
51e. F. W. Bachelor fl. К. Bansal, J. Org. Chem. 34, 3600 (1969),
5U.R. F. Barak, Tetrahedron Lett, 3761 (1972).
ЗАДАЧИ
(Литература к задачам приведена на с. 434)
— 2,1. Предложите строение и конфигурацию продукта йлй продуктов, получение к
рых надо ожидать в каждой из следующих реакций;
О
I, LINRa
(а) (СН,)2СНСООСЛ -й-вьгно>
Л. РД^Пи
(а)
Nat
"на
NaOH
(5) CHsCHaNOa+ СН2О ---->
О
fl
(6) PhCCHjCHj + СН2О + (CHshNH
— 2.2. При нагревании эпоксидов (8) й (9J t л-хлорбенз альдегидом и трифенилфос
ном в этаноле Образуются продукты (10)—(13) с выходами, указанными на ext
Выход продукта (11) гораздо выше из транс-эпОксида, чем из ч«е-изомера. О&ьящ
эти наблюдения и покажите их связь-с механизмом реакции Виттига.
/°\ сГ\ р\ /н
Ph3P 4 Ph-A-A^COOCiJi, + f >—сно )=< 4
И' 'н н7 ЧаосаН|
8 СИ 10 (86%)
COOCjHs CIC3H4
н
И 11%)
о
PhaP 4 Ph / \ Н
Н' ^COOCsHs
9 Cl
н н
12 (1%)
СООС2Н5 С1СеН4
Hz 'COOCjHa
; 13 (12%)
сно
10 4 11 4 12 4 13
(1Г%) (49%) 43%) (30%)
— 2.3. Соединения (14) я (15) являются ключевыми промежуточными продуктам!
полном, синтезе холестерина. Рассмотрите их образование с помощью указанных пут
66
— 2,4- Предложите механизм для каждого нз следующих превращений:
(&>
(в)
(г)
СООСНэ
СООСНэ
о
В
СдНэССгН^
NaH, бензол
О О
|| Ц NaOH, МеОН
СНаСНдС—-—V-ОССНэ ---------*•
СНз
СН3 ОН
I I
СНаСН,С----CCHs
Ph Ph
О
КОН, НдО II
— CH,CHzCHCHs+ PhCCH,
дкоксяа, 150 G * г
Ph
— 2.В. Предполагают, что тетрауксусная кислота {или её биологический эквивалент)
является -промежуточным продуктом в биосинтезе природных продуктов. Описаны син-
тез теграуксусяой кислоты и ее легкое прей ращение в орселлкиовую кислоту. ПреДлО*
жите механизм образования ерселлиновон кислоты при указанных условиях:
ООО
И -II II
CHsCCHzCCHzC СНаСООН
орседлннозая
кислота
— 2.6 Укажите условия реакции или сёрии реакций
следующих превращений;
для осуществления каждого из
чон
(а)
СН5СООС(СНэ)э —>
(СН3)гССНаСООС(СН3)3
(б)
0 О(СНг)3СН=О
О О(СН2)э-НгС
.СНаОН
Н7 '•СНэ
(г)
Ph2C=O
3*
— 2.7. В синтезе алкалоида коиессйна первые несколько стадий включают получение со
единения (17) яз (16). Предложите последовательность реакций для ныаолненая этом
превращении:
— 2.8. Предложите конфигурации продуктов, которые ожидаются в каждой из следую-
щих реакций:
(СН3)3С
+ (CHa)2S—СН2
(CHS)3C—( )==О + (СНЭ)Л—СНа
\—/ В
68
— 2.9. Предложите механизм для каждой из следующих реакций:
— 2.10. Стереоспецифический метод превращения эпоксидов в алкены включает реак-
цию эпоксида с ионом днфеиилфосфида с последующим действием иодистым метилом.
В результате происходит полная инверсия конфигурации алкена. Таким образом, из
эпоксида чис-цнклооктена образуется транс-ц и к лооктен. Предложите механизм этого
процесса и обсудите его связь с реакцией Виттига.
— 2.11. Предложите механизм для следующей реакции:
О
— 2.12. Укажите, как, используя реакцию Виттига с легко доступными карбонильными
соединениями, можно получить подходящие реагенты для синтеза каждого из следую-
щих, соединений алкейового ряда:
/OCjHe
(а) СН2—СНСООСН3 (в) СН2-б/
\соос2н5
(б) СН2—СНС1 (г) PhjC=C=C=CH—/ Ч—NOS
— 2.13. Разработан довольно общий метод циклообразования с участием галогенидов
вгшилтрифе ни л фосфония. Ниже приводятся два примера. Прокомментируйте механизм
этой реакции и предложите еще два типа циклов, которые можно синтезировать, ис-
пользуя соли винилтрифенилфосфония.
О
CHa^CHsCH(COOC»H6')a + СН_—CHPPh3
сн=о
+ СН^СНРРЬз
О' Na*
— 2.14. Илид серы (18) не реагирует с простыми кетонами, в то время как реакция
с карбоксилатным аналогом (19) приводит к эпоксидам. Объясните это различие в ре-
акционной способности.
—> Реакция не идет
19
69
— 2.15. Предложите пути для каждого из следующих превращений. Синтез может п]
ходить не в одну стадию и с участием дополнительных реагентов.
(в).
«о
(в)
Ph2C=O, СДСН О —> Ph»C=CHCH=O
СНЭСН2СП2СН=О, С1СН2СООС2Н5 —* СН3СН2ССН=СНСООС2Н6
СН»
CH8NHS, СН2=СНСООСаН6 —> CH^Nf
(а)
PhCH=O, CICHj
СН2С1, СНаСН^О —>
CH— CHCH=Cfi
сн=снсн=сн
о
(<?)
НзС
(СНЭ)2СНСН==О, СНг=СНССНа —>
НзС
— 2.16, Когда приведенный ниже илид обрабатывают 1 r-эив диизо пр опи ламид а лип
В ТГФ при —78 °C, образуется раствор красного цвета. Реакция этого раствора
«пропялбромидом протекает медленно, через J ч при 25 °C образуется продукт алю
дарования с выходом только 10%, Если красный раствор обрабатывают дополю
тельно 1 г-экв ди аз он роняла мнда лития, раствор становится черным и быстро pearl
рует с н-пропилбромндом при —78 °C, образуя с хороший выходом продукт реакдш
Объясните эти факты.
О О Q О
II || 1. 2LINR2 II ||
CHsCCCCHj -т СНбССС(СН2)аСН,
PPhs PPh,
— 2.17. Циклизация соединения (20) может в принципе привести к образованию пр с
дукта (21) или (22), однако основным продуктом является соединение (21). Для вы
яснення механизма реакции, определяющего структуру продукта, была проведены по
казанные ниже реакции. Какой вывод можно сделать относительно стадии, онреде
лающей строение продукта?
О О О О
Л II 2%NaOH—EtOH-DjO || II
СН3ССНаСН2ССН2Ц ---------------------► CD3CCD2CD2CCD2K
(более короткое время.
чем а других опытах)
— 2.18. При кипячении катехина (23) с 0,5%-ным раствором NaOH в течение 45 мин
образуется соединение (24). Сформулируйте механизм.
тп
м чг
— 2.19. Предложите пути синтеза каждого из следующих соединений, используя легко
доступные исходные продукты;
— 2.20- Фосфониевые соли (25) и (26) применяют для синтеза пни л огекса диенов. Пред-
ложите подходящие реагенты и катализаторы, с помощью которых можно получить
циклогексадиены.
CHa=CHCH2PPha
25
СНз=СНСН=СНРР11»
25
ГЛАВА 3
++++++++»-$-+
РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ
К КРАТНЫМ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫМ СВЯЗЯМ
К этой главе обсуждаются главным образом реакции присоедине-
ния к двойной С=С-связн. Некоторые типы реакций присоединения
исключены, поскольку более целесообразно рассмотреть их в других
главах. Это реакции нуклеофильного присоединения к электрофильным
олефинам (гл. 1), циклоприсоединения (гл. 6), реакции присоединения,
в основе которых лежит окислительный процесс (гл. 9), и реакции, про-
текающие по свободнорадикальному механизму (кц. 1, гл, 12).
3.1. ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДОРОДА
Наиболее широко используемым методом присоединения водорода
к двойной связи является каталитическое гидрирование. За исключением
пространственно затрудненных олефинов эта реакция обычно проходит
быстро и с хорошими выходами:
катализатор
RCH=CHR + H2 --------->• RCHiCHjR
В качестве катализаторов обычно используют тонко измельченные пе-
реходные металлы, особенно платину, палладий, родий, никель и медь.
С синтетической точки зрения нажпо знать, как ведут себя в условиях
каталитического гидрирования другие функциональные группы. В этом
разделе обсуждено каталитическое гидрирование как двойной углерод-
угЛеродной связи, так и различных функциональных групп.
Хотя многие детали еще неясны, достигнуто первоначальное пони-
мание механизма и стереохимии каталитического гидрирования. Из-
вестно, что водород адсорбируется на поверхности материалов, которые
дейстнуют как катализаторы гидрирования. Кривые углерод-углерод-
ные связи и другие функциональные группы взаимодействуют с поверх-
ностью металла, образуя интермедиаты, в которых органическая моле-
кула сильно адсорбирована.
Для простых алкенов в процессах, протекающих при гидрировании,
можно предположить образование по крайней мере трех типов интер-
медиатов:
А Б в
Первоначально образовавшийся интермедиат адсорбирован обоими уг-
леродными атомами, связанными двойной связью, как показано выше
(схема А). ц-Орбитали алкена использованы для связывания с поверх-
ностью металла. Водород, адсорбированный на поверхности, может при-
соединиться к органическому остатку, что ведет к частице Б, а моно-
адсорбпрованная частица прикрепляется к поверхности металла связью,
похожей на о-связь. Этот интермедиат может реагировать с адсорбиро-
ванным водородом, давая насыщенный продукт. Третий тип интерме-
72
СХЕМА 3.1. СТЕРЕОХИМИЯ ГИДРИРОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ОЛЕФИНОВ
П р и мери,сии - п рис ое д и нения с наименее
затрудненной стороны
Исключения
(5) [1а]
Pd
---->
Нг
диата — частица В, которая может объяснить миграцию двойной связи
и обмен водорода, иногда конкурирующие с простым присоединением,
водорода. Органическая молекула в частице В напоминает аллильный
радикал, полученный из алкена при отрыве атома водорода. Координа-
ция этого интермедиата, вероятно, происходит с участием л-, а не а-ор-
биталей. В-гл. 5 обсуждается структура дискретных мет алл органических
Соединений. Мы встретимся с примерами каждого из трех типов связы-
вания органических молекул с атомами металла в небольших дискрет-
ных комплексах Это позволяет предположить некоторую возможность
существования аналогичных частиц на поверхности металла.
73
Поверхность металла нельзя рассматривать как однородную, Оче-
видно, имеются участки, которые предпочтительны для отдельных типов
взаимодействия с органическими молекулами. Кроме того, поверхность,
' вероятно, не является гладкой, а состоит из неправильных участков, ко-
торые пространственно по-разному взаимодействуют с адсорбированной
молекулой.
В большинстве случаев оба атома водорода присоединяются с одной
и той же стороны субстрата (сан-присоединение). Это может происхо-
дить в результате почти одновременного присоединения обоих атомов
водорода. Если гидрирование происходит в две стадии, интермедиат
должен оставаться связанным с поверхностью металла таким образом,
чтобы вращение вокруг простой связи не изменяло исходной стереохи-
мической конфигурации. Адсорбция на поверхности катализатора обыч-
но происходит с пространственно менее затрудненной стороны молекулы.
На схеме 3.1 показаны некоторые реакции гидрирования, в которых на-
блюдается син-присоединение с менее затрудненной стороны. Имеется
много примеров других типов присоединения, также показанных в
схеме 3.1, для которых желательно независимое подтверждение их сте-
реохимии.
На стереохимию гидрирования влияют присутствующие в молекуле
функциональные группы, которые могут определять характер адсорбции
молекулы на поверхности катализатора. Так, имеется ряд примеров,
когда наличие карбоксильной или гидроксильной группы приводит к
присоединению водорода со стороны молекулы, несущей полярную
группу [1]. Это означает, что молекула адсорбируется предпочтительно
таким образом, чтобы гидроксильная группа могла сильно взаимодей-
ствовать с поверхностью катализатора.
Если десорбция частично, гидрированного олефина конкурируем
с полным восстановлением, то возможна изомеризация олефина:
Например, гидрирование пентёна-1 над скелетным никелем сопровож-
дается изомеризацией его в цис- и транс-пентены-2 [2]. Изомеризован-
ные продукты превращаются в пентан, но с меньшей скоростью, чем
пентен-1. При интерпретации стереохимии гидрирования первоначальная
изомеризация олефина может стать осложняющим фактором, поскольку
стерические требования при гидрировании изомера могут значительно
отличаться от стерических требований исходного субстрата. Обмен
атома водорода субстрата на атом водорода с поверхности катализатора
часто обнаруживают, используя субстраты, меченные дейтерием, или
проводя каталитическое восстановление в атмосфере дейтерия. Особенно
быстро происходит такой обмен в аллильных положениях [3].
Условия гидрирования различных функциональных групп зависят
от катализатора. Некоторые сведения о каталитическом восстановлении
различных функциональных групп приведены в табл. 3.1.
Из данных табл. 3.1 видно, что не во всех случаях каталитического
гидрирования происходит простое присоединение водорода. В аромати-
ческих кетонах, спиртах и аминах расщепляется С—О- или С—N-связь,
соседняя с ароматическим кольцом. В алкил- и арилгалогенидах про-
исходит замена атома галогена на водород. Подобные реакции, в кото-
рых происходит расщепление связей и замена заместителя на водород,
74
I ЛьЛПЦА H.l. >CJIOU Я KAIAJ,.! I ЛЧЬСКОГО BuCvl АНОЙЛВВйД
РАЗЛИЧНЫХ ГРУПП (ЗА]
Функциональная группа Продукт воссталоалення Катализаторы Тяпичвыа условия реакций
1?
у/ 1 1 Pd. Pt, Ni, Комнатная температура, 1 атм
^,с=с^ —c—c— 1 1 H H Ra, Rh (реакция идет быстро за исключением сильно за- мещенных или затрудненных соединений)
н/ Ni Pd Rh, Pt Комнатная температура и вяз- кое давление, для дезакти- вации катализатора добав- ляется хинрлип или свинец Умеренное давление (5—10 атм), 50—100 ЬС
V Ni, Pd Высокое давление ((00—200 атм), 100—200 еС
о В RCR о OH RCHR Pt, Ru Cn-Cr, Ni Комнатная температура, 1—4 аум; каталцауется кис- лотой: скорость умеренная Высокое Давление, 50—100 °C
/ 2 CR
ИЛИ OR CZ/—CHiR Pd Комнатная температура, 1—4 атм; катализ киелотой
CZ^—chr
i
NR»
—<Lhr —CH3R Pd, Ni 50-100’С, 1-4 атм
У~У 0 R^Cl О n RCH Pd Комнатная температура, давле- ние 1 атм; для замедления реакции добавляют хинолин или аналогичные вещества
О
Ц RCOH rcii2oh Pd, Ni, Ru Очень жесткие условия
О I! RCOR
RCHjOH Cu-Cr, Nt 200 °C, высокое давление
RC~N RCH»NH, NI, Rh 50—100 °C, высокое давление для увеличения выхода пер- вичных аминов добавляется NHe
0
и RCNH3 RCHjNH2 Cu-Cr Очень жесткие условия
RNO3 RNHS Pd, Ni, Pt Ком н а тная те ыц ератур at 1—4 атм
NR n
rJr R—Cl л RaCHNHR Pd, Pt Комнатная температура, 4—100 атм Порядок изменения реакцион- ной способности: I > Вт >
R— Br > R-I ) R—H pd > Cl > F' основания уско- ряют реакцию (для R = ал- кил)
0 H OH -C-C- Pt, Pd Комнатная температур?, 1—4 атм’ катализуетея кис- лотой; реакция идет медленно
75
называют гидрогенолизом. Восстановление с удалением кислорода из
Карбонильной группы обычно происходит по стадиям; кислород уходит
в виде молекулы воды:
ОН
I
RCOOH —> R—СН—ОН —> RCH=O —> RCH2OH
ОН
R CONH2 —> R—CH—.ЧНг —> RCH=NH —> RCH,NH3
i
OH
RNOi —> R—N—OH —> RNHOH —► RNH-
Восстановительное расщепление связей углерод—кислород проис-
ходит легко, если атом углерода связан с фенильным кольцом:
Легкое расщепление этой связи сделало бензильную группу удобной
«защитной группой» в процессе многостадийных синтезов. Особенно
важным примером является использование карбобензоксигруппы в пеп-
тидном синтезе:
OR R'
№ I I
PhCH2OCNHCHCOOH + HSNCHCOOR" —►
О R R' R R'
' I I Hi I I
—> PhCHaOCNHCHCONHCHCOOR" -77* H2NCHCONHCHCOOR"
Pd
Защитную группу удаляют гидрогенолизом после завершения реакции.
Образующийся при гидрогенолизе эфир замещенной карбаминовой кис-
лоты самопроизвольно декарбоксилируется:
О о
II
PhCHsOCNHR —•> PhCHa+HOCNHR —> COi + HjNR
Почти все связи углерод—галоген способны к расщеплению в усло-
виях каталитического гидрирования. Галогены из ароматических соеди-
нений удаляются легко, лишь наиболее реакционноспособные функцио-
нальные группы можно восстановить без одновременной потери гало-
гена. Алкилгалогениды менее реакционноспособны, однако дегалогени-
рование сильно ускоряется основаниями.
Многие каталитические восстановления проводят, подавая газооб-
разный водород из баллонов с высоким давлением. Можно получать во-
дород химически [4]. Такой метод особенно удобен для гидрирования
при низкой температуре [5]. Раствор борогидрида натрия прибавляют
к подкисленному раствору, происходит реакция, в результате которой
выделяется водород. Было сконструировано простое устройство, с по-
мощью которого автоматически добавляется борогидрнд натрия, так
чтобы давление водорода поддерживалось равным 1 атм. Ход реакции
можно контролировать по объему прибавленного раствора.
Найдено также, что очень активные катализаторы можно получать
in situ при восстановлении еоией платины, палладия или родия боро-
гидридом натрия в присутствии угля в качестве носителя для выделяю-
щегося металла [6]. Аналогичное восстановление солей никеля лает
коллоидальный никель—бор, обладающий высокой селективностью по
74
отношению к олефинам различного строения [2]. Наблюдается обычный
порядок изменения реакционной способности; концевой олефин > дцза-
мещенный > тризамещенный, причем разброс реакционной способности
достаточно велик, чтобы можно было селективно гидрировать полиены,
как иллюстрирует одна из стадий синтеза природного продукта силе-
нина [7]. Ацетиленовая связь восстанавливается до дизаметенного оле-
фина, который в свою очередь восстанавливается быстрее, чем обе три-
замещенные алкеновые группы, имеющиеся в молекуле.
ИСНз СН3 СНз
—сооен2с=снсн2снгс=снсн2с^ссн2он
я
"hs*"
сн3
C=CH(CH2)SCH3OH
Достижением в каталитическом гидрировании является открытие
растворимых комплексов металлов, которые ускоряют гидрирование в
гомогенном растворе. Большинство из этих катализаторов является ком-
плексами ионов металлов платиновой группы, содержащими различные
лиганды. Лиганды служат для увеличения растворимости комплексов
в органической среде. Некоторые из таких активных соединений пред-
ставлены в табл. 3.2. Многие из этих катализаторов обладают высокой
селективност-ыо.
Гомогенные катализаторы удобны также для направленного вве-
дения дейтерия, поскольку обменные процессы, протекающие иногда
при гетерогенном катализе, здесь минимальны.
Интересным применением этих катализаторов является асимметри-
ческое присоединение водорода. Для этого синтезированы хиральные
катализаторы с оптически активными фосфиновыми лигандами. Их ис-
пользование служит очень эффективным способом создания оптически
активных центров, поскольку катализаторы не разрушаются. Оптически
активный дифосфин (1), связанный в качестве лиганда с атомом родня,
дает катализатор, который позволяет синтезировать a-аминокислоты из
ТАБЛИЦА 3.2. КАТАЛИЗАТОРЫ ГОМОГЕННОГО ГИДРИРОВАНИЯ
Состав j < Селективность 1 Литература
(P!lsP)aRhCl Высокая сеяективногть восстановлю- [7а[ нйя о.леф-гитовых связей по сравне-
hi^tO с другими легко вагстяняЗ" групп я тли, пред поя- тотальность восстагтиплевия ыеае? я атруд ценных олефинов
СВДОС—V-Cr(CO)3 Се активен для восстановления Ajisjjos в цио&дефнны F<?)
(PhBP)2PtCh—SnCh Селективен для восстановления кен- [7в] цевых олефиновых групп
(Ph3P)!IrCOCJ Быстрое воссгаыонление олефнъ’ов {?#] с сопряженными электроноакцеп- ториымн группами
77
ахиральных
70% [8]*:
исходных соединений с оптическим выходом' около
нас
нас
н
1 CH2PPhs
CHaPPh,
н
1
Ph, /NHCOCH3 Rh(()C[
c=c< ------>
н/ \соон
NHCOCHS
1
PhCHzCHGOOH
(05%. оптическая
чистота 7(1 %j
В другом важном методе присоединения водорода к олефиновым
связям используют нестабильную молекулу диимида NH — NH. Были
разработаны разные методы получения динмида, представленные на
схеме 3.2.
СХЕМА Э.2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ДИИМИДА
(I) [8а]
(2) [85]
(3) [8в]
Na* “GOC—N=N—COO" Na*
СН3=СНСНаОН --------- '-------------* СН3СН2СНгОН (78%)
AU U
CrHrSOtNHNHa
нагревание
CtHtSOjNHNHj
(СНг=СНСН2)аЗ ——* (CHaCHjCHsJiS
(ЭД)
<эа- ioo%)
(4) {8г]
WHgWHa.OiHCu1^
(б) [8«?]
—сн=снсоон
h2noso;
NHjOH
—CHjCH^COOH
{87%)
Простые олефины хорошо восстанавливаются этим реагентом, н<? боль-
шинство обычных легко восстанавливаемых функциональных групп, осо-
бенно нитро- и карбонильная группы, не подвергаются действию ди-
нмида. Это позволяет восстанавливать двойные углерод-углеродные
связи в присутствии других легко восстанавливаемых групп. Механизм
реакции представляют как перенос водорода к кратной связи через не-
полярное переходное состояние с потерей азота:
-сг-=^с- хс—
HN=NH + VCZ й Чн н7 ЛН
/ \ \ / _
N==N N=N f
* Родиево-дифосфиновые катализаторы гидрирования с лир аль ними лигандами,
позволяющие осуществлять эффективные асимметрические синтезы, привлекают боль-
шое внимание исследователей В работе Кагана [8] хиралъный лиганд построен из вин-
ной кислоты. Другие исследователи использовали для той же цели в качестве исход-
ных веществ природные оптически активные соединения — £-гидрокснпролин (АМ-
wa К.-~J. Am. Chem. Soc., 1976, v. 98, № 25, p. 8265—8266), моносахариды (Cul-
len IP. R., Sugi Y.— Tetrahedron Letters, 1978, № 19, p. 1635—1636), а также легко
доступное синтетическое оптически активное вещество — а-фен платил а мин (Самой-
ленко Л, №., Латов В. К., Валиков В. М. — Изв. АН СССР. Сер. хим., 1977, № в,
с. 1318—1321; Павлов В. А., Клабунавекий В. И., Барышева Г. С„ Кайгародода Л- В,
Айрапетов Ю. С. — Изв. АН СССР. Сер. хим., 1975, № 10, с. 2374). В большинстве
случаев оптический выход высок, а хиральный катализатор может быть регенерирован
в использован для новых асимметрических синтезов. — Пром, реВ,
те
В соответствии с этим механизмом находится н тот факт, что для ряда
типичных алкенов доказано син-прнсоединен.ие [9]. Показано, что скО'
рость восстановления дииМндом зависит от торсионного и углового на'
пряжения в алкене [10]. Более напряженные двойные связи реагируют
быстрее. Например, в ц«с,тра«с-Циклодекадиене-1,5 селективно восстЭ'
навливается более напряженная транс-двойная связь [11].
NHjNH»
Ci?+. Оз
3.2. ПРИСОЕДИНЕНИЕ ГАЛОГЕНОВОДОРОДОВ
Хлористый водород и бромистый водород присоединяются к оле-
финам. Было отмечено, что присоединение обычно дает продукт, в ко-
тором атом галогена связан с более замещенным атомом углерода оле-
фина. Такое напрайление реакции оказалось довольно общим и полу-
чило название правила Марковникова:
R2C=CH2 + НХ —► R3CCH3
А
RSC-CHR' +НХ —> R3CCH,R'
Простейшие представления о механизме присоединения дают обоснова-
ние правила Марковникова. На первой стадии реакции присоединения
происходит протонирование олефина или образование переходного со-
стояния с частичным протонйрованием двойной углерод-углеродной
связи.
RaC=CH2 + HX —* RjC—СНа+Х"
RaC—-CHS -J- X —> R2CCH3
A
В первом из приведенных выше олефинов присоединение протона может
привести либо к третичному, либо к первичному карбениевому иону
(рис. 3.1). Реакция идет по более низкому энергетическому уровню,
Ряс. 3.1. Относительные энергии ча-
стичного протонирования первичного
(R2CH—СН2) и третичного (R2C—СНа)
атомов углерода.
в результате образуется болеё замещенный карбениевый ион. Присоеди-
нение заканчивается, когда карбениевый ион реагирует с галогенид-
ионом, давая продукт реакции. Более полно механизм ионного присо-
единения галогеноводородов к алкенам рассмотрен в гл. 6 кн. 1. В част-
ности, там рассмотрен вопрос о том, всегда ли в реакции участвует
дискретный карбениевый ион.
Термины региоселективный и региоспецифичный были введены для
описания реакций присоединения, которые с несимметричными олефи-
нами протекают селективно или исключительно в одном направлении
[12]. Так, присоединение бромистого водорода к стиролу является
Вг-фенил-региослецифичным. Правило Марковникова описывает общий
79
случай региоселективности, который реализуется вследствие стабили-
зующего влияния алкильных и арильных групп на карбеииевый ион.
сн=снг
В нуклеофильных растворителях можно обнаружить продукт, кото-
рый образуется в результате реакции растворителя с интермедиатом.
Например, реакция циклогексена с бромистым водородом в уксусной
Дислоте дает наряду с циклогексил бромидом циклогексил ацетат:
НВг
—------->-
СНзСООН
(85%)
CQCHj
(15%)
Этот результат понятен, так как в реакции присоединения в роли ну-
клеофилов выступают и уксусная кислота, и бромнд-ион.
Поскольку в реакции в качестве промежуточного соединения обра-
зуется карбеииевый ион, то возможны перегруппировки. Реакция трет-
бутилэтилеяа с хлористым водородом в уксусной кислоте дает пере-
группяров’анный и непер сгруппированный продукты [13]. Может обра-
зоваться и перегруппированный ацетат, но он неустойчив в условиях
реакции и превращается в перегруппированный хлорид.
HCI
(СНз)3ССН=СНг -Здзёоон* (СН3)3ССНСШ-Ь(СН3)2ССН(СН3Ъ +
С1 С1
(35-40%) («-50%)
t
+ (CHe)5CCHCHs + rtCHshCCHfeHshl
ОСОСН, L ОСОСНз J
(15-20%)
Исследована стереохимия присоединения галогеноводородов к раз-
личным алкенам. Присоединение хлористого водорода к 1-метилцнкло-
пентену идет на 96 ± 4% как анти-присоединение [14];
СНз
Присоединение бромистого водорода к циклогексену и цис- и транс-бу*
теиам-2 также проходит как анти-присоединение [15]. В других случаях
присоединение галогеноводородов может идти как1 син-присоединение
[16]. Было показано, что стереохимия присоединения к некоторым оле-
финам, например к 1,2-диметилциклогексеяу, зависят от растворителя
л температуры [17]. син-Присоедииение особенно характерно для оле-
финов, имеющих фенильный заместитель. В табл. 3 3 приведены примеры
некоторых олефинов, для которых была изучена стереохимия присоеди-
нения хлористого или бромистого водорода.
Стереохимия присоединения зависит от деталей механизма реакции.
Для алкенов известны два основных механизма. Присоединение может
проходитд через ионную пару, включающую дискретный карбениевый
нон:
RCH=CHs-J-НС1 —> RCHCHa —> RCHCHg
СГ
so
ТАБЛИЦА 3.3. СТЕРЕОХИМИЯ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ГАЛОГЕНОВОДОРОДОВ
К ОЛЕФИНАМ
Олефин Галогеяо- водород Стереохимия 1 Литера- тура
1,2-Д н мегилци кл огекс^р 1,2-Дим етнлцикло гексен Циклогексен цис- Бутен-2 гранс-Бутея-2 1,2-Диметилниклоп ентен 1-Метилциклопентен Норборнен НВг НС1 НВг DBr DBr НВг НС1 НВг анти*, зависит от темпе- ратуры н растворителя анти ан^и анти анти анти сан я перегруппировка fl 7а 17а 176 17в 178 17л 173 (17е
Норборнен транс-1 - Ф ени лп ропен ци с-1 - Фени лп ропен HCI НВг НВг сия и перегруппировка сип (9:1) син (8:1) [17да [17з 17з
Б ицикло| 3.1.0] кексе н-2 1 - Фенил-4-трет -бутил цикл огексен DCI DC1 син син 17а 17к
Однако многие алкены реагируют через переходное состояние, которое
включает алкен, хлористый водород и третью частицу — растворитель
или галогенид-ион. Такой тримолекулярный механизм обычно представ-
ляют как нуклеофильную атаку на комплекс алкен — хлористый водо-
род без образования дискретного карбениевого иона:
о
НОССНз
или *
Нельзя ожидать, что механизм, включающий образование ионных пар,
будет стереоспецифичным, поскольку в нем участвует интермедиат, до-
пускающий потерю конфигурации, имевшейся' в исходном олефине.
Можно ожидать, что в случае механизма ионных пар должно проходить
предпочтительное сан-присоединение, поскольку в момент образования
ионной пары хлорид-ион неизбежно находится с той же стороны крат-
ной связи, с которой присоединился водород. Однако возможно, что
в слуцае тримолекул яркого механизма протекает анти-присоединение.
Синхронная атака нуклеофилом должна проходить со стороны, проти-
воположной той, с которой происходит присоединение протона;
H-j-Ct
Какие структурные особенности могут определять, будет ли моле-
кула реагировать по механизму ионных пар или по механизму тримоле-
кулярного анти-присоединения? Олефины, которые образуют очень
устойчивые карбениевые ионы, вероятно, реагируют по механизму ион-
ных пар. Структурйые особенности, обусловливающие образование
устойчивого карбениевого иона, понижают энергию, необходимую для
достижения переходного состояния, ведущего к дискретному карбение-
вому иону, и приводят к образованию ионной пары. К тому же, про-
странственные препятствия должны способствовать протеканию реакции
по механизму ионных пар, поскольку мешают приближению нуклеофила
•' 81
и задерживают реакцию до тех пор, пока в основном не закончится об-
разование С—Н-связи. В соответствии с описанным механизмом нахо-
дится и тот факт, что лишь олефины, которые дают много продукта
ifuc-присоединения, способны к образованию относительно устойчивого
карбениевого иона.
Эти особенности механизма несколько ограничивают синтетическое
использование ионного присоединения галогеноводородов к алкенам.
Поскольку в реакции участвуют интермедиаты типа карбениевого иона,
то необходимо проверить возможность перегруппировок потенциальных
реагентов. Зависимость стереохимии присоединения хлористого водорода
от устойчивости потенциального промежуточного карбениевого иона
дает некоторые основания для предсказания стереоселективности. Диза-
метенные алкены в основном дают продукты анти-присоединения. Од-
нако для триза мешенных алкенов или производных стирола стереосе-
лективность зависит от структуры реагента и условий реакции; не суще-
ствует простого обобщения, на основании которого можно адекватно
предсказать стереохимию присоединения галогеноводород а.
Кроме ионного механизма для присоединения бромистого водорода
известен свободнорадикальный механизм. Как подчеркивалось в разд.
12.4 кн. 1, региоселективность этого механизма противоположна наблю-
даемой при ионном механизме,
3.3. ГИДРАТАЦИЯ И ДРУГИЕ РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ,
КАТАЛИЗИРУЕМЫЕ КИСЛОТАМИ
Кроме галогенид-ионов в кислой среде к олефиновым связям можно
присоединять различные нуклеофильные частицы. В качестве примера
можно привести гидратацию олефинов в водных системах;
+ОН2 он
. * нго I |
R2C- CH2 4- Н* —> КйССНз ---► RsCCHs —* RsCCHg
-Н*
Присоединение протона приводит к образованию наиболее замещенного
карбениевого иона, так что оно протекает по правилу Марковникова.
Более подробное обсуждение механизма реакции дано в разд. 6.2 кн. 1.
Промежуточный катион склонен к перегруппировке, если при миграции
алкильной или арильной группы или атома водорода может образо-
ваться более устойчивый карбениевый ион. Реакцию чаще всего исполь-
зуют для синтеза третичных спиртов [18]:
о он о
В HSSO4. н2о | р I
(СН3)2С=СНСНгСН»ССНа -------* (СН3)ЙС(СН2)3ССН5
При использовании в качестве катализаторов сильных кислот может
происходить присоединение нуклеофильных растворителей, таких как
Спирты нлн карбоновые кислоты [19]:
HBF,
t (СНз)йС=СН2 + СНаОН -----> (СН3)3СОСН3
НВ?4
СН3СН=СНг + СНаСООН ----► (СН3)гСНОСОСН3
CI^d/^0H+d/> —\2)
Из-за сильно кислых или довольно жестких условий реакции, необходи-
мых для гидратации большинства олефинов, реакция применима лишь
для соединений, в которых нет других чувствительных функциональных
групп. Более мягкий путь гидратации алкенов обсуждается в следую-
щем разделе.
82
Трифторуксусная кислота является достаточно сильной кислотой и
реагирует с олефинами в относительно мягких условиях [20]. Присоеди-
нение региоспецифично к проходит по правилу Марковникова:
OOCCFa
CF3COOH. д |
C1CHSCH2CH3CH=CH2----------CiCH2CH,CH2CHCH3
Катализатором служит серная кислота; напряжение в кольце увеличи-
вает реакционную способность олефина. Реакция присоединения к нор-
борнену протекает быстро при 0°С [21]. Важную роль играет перегруп-
пировка субстрата, приводящая к карбениевому иону, который может
быть стабилизован миграцией [22].
GOCCFs
cocoon + I
(СН3)3С—СН=СН2 ---------> (СНз)зС—СН(СН3)я —► (СН3)2С—СН(СН3)2
4
3.4. ОКСПМЕРКУРИРОВАПИЕ
Электрофильная атака на двойную углерод-углеродную связь мо-
жет осуществляться ионом металла с последующим присоединением
нуклеофильной частицы, часто молекулы растворителя:
Н М
RCH -CHR -I- Мп+ 4- Nu —► R—i—R l'
NuH
Из этого типа реакций наиболее подробно изучены реакции с ацетатом
ртути [23]. Еще не совсем ясно, является ли первоначальным интер-
медиатом мостиковый меркуриниевый ион или открытый карбеииевый
ион [24] ’
Hg*
RCH—СН2 4- HgH —> RHC=“CH3 или RCH—CII;
Меркуриниевые ионы можно обнаружит^ если они образуются в нену-
клесфилыюм растворителе [25]: а
нЕ(ООССГз)з / \
СНзСН=СНСНз ТЩо СНз—НС---СН-СН3
roLijn—’оЗг}
Большая предпочтительность антм-присоединения также подтверждает
участие мостикового интермедиата. Из 4-трет-бутил циклогексена, на-
пример, образуются два возможных диаксиальных продукта [26]:
Эта стереохимическая особенность характерна для нуклеофильного
раскрытия трехчленного кольца в ряду производных циклогексана. Если
в молекуле два возможных направления приближения к л-системе не
идентичны, то ртуть предпочтительно присоединяется с менее затруд-
ненной стороны (см. пример 2 в схеме 3.4).
Реакционная способность алкенов по отношению к меркурированию
определяется, по-видймому, как пространственными, так и электрон-
ными факторами [27]. Концевые двойные связи более реакционноспо-
собны, чем внутренние, Дизамещеиные концевые олефины более реак-
ционноспособны, чем монозамещенные, как и следует ожидать для
83
электрофильной атаки. Различие в относительной реакционной спс
собности достаточно велико, так что в случае некоторых диенов можн
достичь селективности. Данные по относительной реакционной способ
ности некоторых производных пентена в реакции окисмеркурирование
приведены ниже:
Пеатен-1..................6,6 *
2-Метплпентен-1 ..... 48
Ч«с-Пеятен-2.............. 0,56
гранг-Пентен-2 ...... 0,17
2-Метилпеатен-2 ..... 1,24
* По отношению к цнклогексеиу [271.
Меркуриниевые ионы могут захватывать не только воду, но и дру
гне нуклеофильные растворители:
НООССНз
СНг=СНя — —; —>. CHsCOOCH2CHsHgGOCCH3
Hg(UAc)2 и
J.Hg('OAg)g,CHaOH
2.HCI
^ZHgCl
^^''ОСНз
Синтетическое использование этой реакции, для гидратации двойной
углерод-углеродной связи зависит' от реакций, в которых возможна за-
мена атома ртути на водород. Для этого используют различные вос-
станавливающие агенты, особенно борогидрид натрия [28].
Восстановительная замена ртути на водород протекает через сво-
боднорадикальный интермедиат, который образуется при разложении
промежуточного алкилмеркурогидрида [29]:
RHgX-pNaBH* —► RHgH
RHgH —► R-+‘HgH
R. + RHgH — > RH4-Hg + R*
Доказательством этого механизма является замедление реакции кнв-
лородом — эффективным поглотителем радикалов. Кроме того, стерео-
химия восстановления, как показало использование NaBD* в качестве
восстанавливающего агента, отвечает;участию радикального интерме-
диата [30]. Например, при окси мер курировании как цис-, так и транс-
бутенов-2 с последующим действием NaB'D4 получена смесь зритро- и
трео-З-дейтеробутанола-2 в соотношении 50 : 50 :
Н СНз
Н» О Ас
H<b—Q
НО
СН3
ЩС Н НзС D
NaBD, н<, / Н<< /
----* /с“\ / \-н
НО СНз 110 CHs
Н HgOAc
HaCXW,H
Ж> сн,
Н СНз . °
№BD4 HaC<k . Н3С<-_/
---/ Ч У \н
НО Н нб Ьн.
В целом реакция оксимеркурированпя — дем ер курирования очень
региоселективйа, причем нуклеофил вводится к наиболее сильно заме-
щенному атому углерода [31]:
ОН
HdOAclj. Н2О I
СНаСН2СН2СН=СИ2 -----—-------> CHsCHsCHiCHCHjHgOAc
он ОН
I NaBH4 I___
CH8CHsCH3CHCH2HgOAc ------> СНаСНгСНяСНСН8 (97%)
СХЕМА 3.3. РЕГИОСЕЛЕКТИВНОСТЬ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ СПИРТОВ
ЧЕРЕЗ ОКСИМ ЕРКУРИРОВАНИЕ [ЭЦ
(1) СНз(СНг)3СН=СНа СН3(СН2)3СНСН3 + СНз(СНМН2ОН
(2) (СН3)зССН=СНя =г= Дн (99.5%) (0,5%) (СН3)3ССНСНэ + (СНз)зССНзСНчОН 1 п
(3) (СН3)3ССН=СНСН3 Ан (9Т%) (3%) —► (СНэ)зССНСН»СН, + (CHshCCHsCHCH»
(4) СН3СН2СН=СНСН3 он он (5%) (95%) —> СН3СНгСНСНгСНз + CHjCHiCHjCHCHs
(5) ОН он («%) (56%) PhC=CH2 —PhC(CH,h (И0%)
CHS ( Sh
СХЕМА ЭЛ. СИНТЕЗ СПИРТОВ, ЭФИРОВ И АМИДОВ ЧЕРЕЗ
СТАДИЮ МЕРКУРИРОВАИИЯ
(1) [3U]
Спирты
(СН2)аСНСНз
(80%)
О
ОН
Л \ 1, Hg(OOCCF3)a Г>-Ч I
(ЗУ [310] (/ СН=СНз ------------------► у— СНСНз (55%)
Простые эфиры
ОСНз
1. Hg(OAc)2, СН3ОН |
(4) [31г] СНЭ(СН,)3СН=СН2 ----------» СН,(СНг)3СНСНа (90%)
С, 1. НЖООССРз),, (СНзЬСНОН / \
) -----------------------> ( )-----ОСН(СН3)2 (93%)
f 2» Ь4аИН« \ /
Амиды
NHCOCHs
1 Hg(NO3)2. CHSCM 1
(б) [313] СНЭ(СН2)3СН=СН2 ------> сщенжснсн, (92%)
NHCOCHi
1. HgtNO3)a. CHsCN I
(7) [315] (CH3)bCGH=CH2 ---> (CH3)aCCHCH3 (SO%)
л- ladUilEi хДои
$5
JHa схеме 0.3 представлены изомеры (и их соотношения), образа
щиеся при оксимеркурировании некоторых олефинов. Синтетическое не
пользование реакции сольватомеркурирования для синтеза спиртов
эфиров и амидов показано на схеме 3.4.
3.5. ПРИСОЕДИНЕНИЕ ГАЛОГЕНОВ
Присоединение хлора и брома к олефинам — довольно общая ре-
акция:
RCH=CHR4-X2 —RCH1— CHR
X X 1
Значительный вклад в изучение механизма реакции присоединения га-
логенов был сделан при исследовании стереохимии этой реакции. Из-
вестен ряд олефинов, которые присоединяют бром очень стереоспеци-
фично, давая продукты анти-присоединения. К таким олефинам отно-
сятся малеиновая и фумаровая кислоты, 1£ис-бутен-2, транс-бутен-2 и
ряд циклических олефинов [32]. Образование циклического положи-
тельно заряженного промежуточного иона бромония позволяет объяс-
нить наблюдаемую стереоспецифичность;
Мостиковый атом брома препятствует вращению вокруг связи, соеди-
няющей олефиновые атомы углерода, и обычное нуклеофильное раскры-
тие цикла бромид-ионом с тыльной стороны может привести к наблю-
даемому анти-присоединению. Доказательства существования иона бро-
мония были получены методом ЯМР-спектроскопии [33]. Соль бромо-
ний-иона (противоион Вгз) была выделена при реакции адамантилиден-
адамантана [34].
Существенная доля продукта сии-присоединения наблюдалась для
Чис-.1-фенилпропена (27—80%), транг-1-фенилпр опека (17—29%)d
И Н
)=\ .. + Bib
Ph сн3
А.сОН
Вг СП3
Ph Вг
(73%)
Вг Н
+ н"М-СНз
Ph Вг
Н СН3 AfOH
+Bj>——►
Ph Н
Вг СН.
КН
Ph ьг
(27%)
Ph Вг
(83%) (П%)
и ifuc-стильбена (до 90% в полярных растворителях). Общей особен-
ностью олефинов, для которых наблюдалось значительное участие син-
приСоединения, является наличие фенильной группы по крайней мере
у одного из атомов углерода, связанных двойной связью. Полагают, что
фенильный заместитель обусловливают потерю стереоспецифичности.
Наличие фенильного заместителя уменьшает необходимость сильного
мостикового связывания в ионе бромония, поскольку фенил может эф-
89
. фективйо стабилизовать положительный заряд. Ослабленный несимме-
тричный мостиковый ион может быть изображен следующим образом*
8+
Ph СН3
В этом интермедиате атом углерода, связанный с фенильной группой,
имеет карбеииевый характер. Уменвшение мостикового характера уве-
личивает скорость вращения вокруг центральной С— С-связи. Если
происходит такое вращение, то, конечно, наблюдается потеря анти-сте-
реоспецифичности:
При хлорировании обнаруживается относительно меньшая тенден-
ция к образованию продуктов анта-присоединения, чем при бромиро-
вании. Хотя хлорирование алифатических олефинов протекает в значи-
тельной степени как анти-присоединение, для фенилзамещеяных оле-
финов часто Преобладает син-присоединение [35, 36];
("Образуется
только
ДИХЛОриД;
(основном
продукт)
н н
Эти результаты отражают различие в степени мостикового характера
интермедиата. В случае алифатических олефинов образуется прочное
мостиковое соединение, что ведет к высокой анта-стереоспецифичности.
Наличие фенильной группы увеличивает карбкатионный характер бен-
зильного углерода, присоединение гораздо менее стереоспецифично, при-
чем предпочтительным становится сан-присоединение. Из-за меньшей
поляризуемости атом хлора менее эффективно, чем бром, способен об-
разовывать мостик с олефином, поэтому для бромирования характерна,
в общем, более высокая степень стереоспецифичности, чем для хлори-
рования [37].
Хлорирование может сопровождаться реакциями, характерными для
промежуточного карбениезого иона. Разветвленные олефины могут да-
вать продукты, которые являются результатом элиминирования протона
из промежуточного катиона [38]:
СН3
ci2 + I
(CH3)SC=CH2 ----> (СНз)аС—СН2С1 —> СН2=С—CHsCt (во%>
нс сн V1 На9 9й
MsL\ /СНз Ch +| [I
>==< --->- (СН3)2С-С(СНз)г —> СН2=С-С(СН3)г (99%)
HjC/ ''СНз
87
Наблюдаются также скелетные перегруппировки, но они существенны
лишь в системах с большой склонностью к миграции [36, 39]:
(СН8)3Су л
W\с(СН3)э
Вг2
РЬ3ССН=СНа ---->
нгс сн4 ci
Ch II I I
--> CHaC—CH—CHC(CHsh
Br Ph
Ph3C^HCH2Br + Ph»C=^CH»Br
Поскольку галогенирование включает электрофильную атаку на
олефин, заместители, которые увеличивают электронную плотность,
ускоряют реакцию, тогда как электроноакцепторные заместители дают
противоположный эффект. Бромирование простых алкенов происходит
очень быстро, имеется очевидная тенденция к увеличению реакционной
способности с увеличением числа алкильных заместителей. Некоторые
данные обсуждаются в разд. 6.3 кн. 1.
В нуклеофильных растворителях положительно заряженный интер-
медиат может реагировать не только с галогенид-ионом, но й с раство-
рителем. Например, при бромировании стирола в уксусной кислоте об-
разуются значительные количества ацетоксибромпроизводногб;
Вг ОСОСНз
CH3COOH | }
РЬСН=СН» + Вг» --------->“ PhCHCH»Br + PhCHCH2Br
(80%) <20%)
Ацетоксигруппа входит исключительно к бензильному атому углерода.
Это находится в соответствии со структурой промежуточного боомоние-
вого иона, как слабого мостикового иона;
6*
Вг
АсО—Н
Нуклеофильная уксусная кислота атакует ион бромония предпочти-
тельно по бензильному атому углерода, так как связь С— Вг здесь бо-
лее слабая и положительный заряд выше, чем на другом атоме угле-
рода иона бромония. Добавление бромидов к реакционной смеси умень-
шает количество ацетоксисоединения, подавляя конкуренцию между ук-
сусной кислотой и бромид-иодом за электрофильную сторону в пользу
бромид-иона за счет концентрационного эффекта.
С синтетической точки Зрения участие воды в реакции бромирова-
ния, приводящее к образованию бромгидринов, является, вероятно, наи-
более важным примером участия нуклеофильного растворителя. В слу-
чае несимметричного иона бромония молекула воды реагирует с атомом
углерода, имеющим наиболее выраженный характер карбениевого иона.
Для предпочтительного введения воды концентрация конкурирующего
бромид-иона должна быть как можно ниже. В одном из методов для
проведения таких реакций в качестве источника брома используют
N-бромсукцинимид NBS, получая высокий выход бромгидринов;
Br R R
„ Вг* у \ +1 нЕо |
КСН=СН2------г НС—СН2 > (CHaJiS—О—СНСНаВг------------*Н0^ЦСН9Вг
(CH3)2S-=O
Особенно эффективным растворителем для этих реакций является ди-
метилсульфокснд [40]. Реакция протекает с высокой степенью стерео-
88
специфичности с предпочтительным анты-присоединением, исключаю-
щим участие дискретного промежуточного карбениевого иона. Как и
при обычном бромировании, образование мостикового иона бромония
объясняет антц-стереоспецифичность. При реакциях в диметилсульфок-
сиде (ДМСО) первоначально происходит атака растворителем, а затем
реакция с водой с образованием бромгидрина. В соответствии с прави-
лом Марковникова гидроксильная группа присоединяется *к атому угле-
рода, наиболее способному удерживать положительный заряд:
о
СНз (СН3)3С—С=СН2 PhCH=CHi NBS СНз 1 (СН3)зС—С—СНаВг (60%) ОН ОН 1 PhCH—СН2Вг (75%) ОН Вг । 1
ДМСО, ВйО NBS
ДМСО, н2о NBS
PhCH=CHCH3 ДМСО, Н20 PhCH—СНСНз (92%)
Хлорирование в нуклеофильных растворителях также может про-
текать с участием растворителя, например хлорирование фенилпропена
в метаноле [36, 41]:
СН3О G1 Cl С1
сн3он ! I 11
PhCH=CHCH3 + С12 -----> PhCH— CHCHs+PhCH—СНСНз
<82%) (18%)
Присоединение иода к олефинам можно провести при фотохимиче-
ском инициировании реакции. Элиминирование иода катализируется из-
бытком радикалов иода; можно получить дииодпроизводные, если уда-
лять непрореагировавший иод [42]:
II
RCH=CHR 4-1» RCH—(^HR
Дииодпроизводные очень чувствительны к свету и поэтому не очень ча-
сто используются в синтезах.
Сопряженные диены часто дают смесь продуктов галогенирования.
Примером может служить изопрен [43]:
НзС\
Н2С^
Вга, О °C
СНС13
СНгВг
Вг
ЩС ,СН2
ХС-С
г/1 \
СНгВг
(3%) (21%)
Н3СЧ ,Н Н3С\ /СН2Вг
+ /С=Ч + \>=С(
ВгН2с/ 'СН2Вг ВгНзСУ
(71%)
Первые два вещества являются продуктами 1,2-присоединения, т. е. оба
атома галогена присоединяются к соседним атомам углерода, тогда как
два других — продуктами 1,4-присоединения атомов брома к концам
сопряженной системы. Электрофильная атака бромом сопряженной дие-
новой системы дает интермедиат типа аллильного катиона. Стабиль-
ность аллильной системы, по-видимому, уменьшает необходимость об-
разования прочного иона бромония. Нуклеофильная атака бромид-ио-
ном может проходить по любому из положительных центров аллильной
89
системы, в результате чего образуется смесь продуктов 1,2- и 1,4-при-
соединения:
+ Вг»
СН3
HoCqC—С
Вг
0+
Н3С СН2 НлГ ±м
V . Нз\ /СН2
— с—С С=С
/ \ / \
ВгН^С Д ВгН2С н
Были изучены аналогичные реакции хлорирования [44] и бромирова-
ния [45] бутадиена. Обе реакции дают смеси, содержащие несколько
большие количества продуктов 1,2-присоединения, чем продуктов
1,4-присоединения.
3.6. ПРИСОЕДИНЕНИЕ ДРУГИХ ЭЛЕКТРОФИЛЬНЫХ РЕАГЕНТОВ
Многие другие небольшие молекулы реагируют с олефинами, давая
продукты присоединения. Здесь обсуждены те реакции, которые проте-
кают по механизму, аналогичному уже рассмотренному для галогени-
рования. Некоторые из наиболее важных электрофильных реагентов
представлены в табл. 3.4.
В отношении стереохимии и региоселективное™ различные реаген-
ты ведут себя по-разному. Атаку на олефин начинает положительная
часть реагента; для всех примеров, приведенных в табл. 3.4, предпола-
гается образование мостикового интермедиата. Мостиковые интерме-
диаты могут быть симметричными и несимметричными, в зависимости
\ •.
ТАБЛИЦА ЗЛ. ПРИСОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕКТРОФИЛЬНЫХ РЕАГЕНТОВ К ОЛЕФИНАМ
Реагент Контроль региоселективности Стереоспецифич- ность в алифатических системах Продукт Литера* тура
6» ; а- I 4-N=C=O Электронный (умеренный) анти (высокая) RCH—CHR 1 1 I NCO [45a]
Br-pN=N=N t Электронный (умеренный) анти RCH—CHR 1 1 Вг N3 [4561
I-~-N=N—N Электронный (сильный) анти (высокая) RCH—CHR 1 к [45c]
O^N—Cl % Электронный ? RC—CHR 11 1 HON CI [45г]
O=N—OCH=O a Электронный анти RC—CHR HON icHO [455]
RS-^Cl 1 Стерпческий (сильный) анти (высокая) RCH—CHR RS ^1 [45fi]
! NCS^SCN Электронный (сильный) анти RCH—- CHR NCS SON [45ae]
90
от способности атомов углерода рассредоточивать положительный заряд.
Как показано в табл. 3.4, направление раскрытия мостикового интерме-
диата обычно определяется электронными факторами. Это значит, что
присоединение заканчивается атакой нуклеофила по наиболее положи-
тельному атому углерода мостикового интермедиата. Однако, если мо-
стиковый интермедиат достаточно прочен и положительный заряд скон*
Рис. 3.2. Сравнение электронного и стерического контроля при раскрытии цикла:
о — электронный контроль раскрытия цикла — нуклеофильная атака по наиболее поло-
жительному атому углерода, б — стерический контроль раскрытия цикла — нуклеофиль-
ная атака по наименее замещенному атому углерода.
центрирован на гетероатоме, как в случае X--S, пространственные фак-
торы перевешивают небольшие электронные различия между двумя ато-
мами углерода и легкость подхода нуклеофила становится доминирую-
щим фактором (стерический контроль). Другими словами, случай «элек-
тронного контроля» соответствует направлению присоединения, опреде-
ляемому легкостью разрыва связи, т. е. в переходном состоянии более
завершено разрушение связи, чем образование связи. В случае «стери-
ческого контроля» в переходном состоянии более выражено образование
связи и раскрытие цикла происходит в направлении, в котором более
легко завершается образование связи. Сравнение электронного контроля
со стерическим при раскрытии цикла показано на рис. 3.2. Следует
признать существование аналогии между факторами, определяющими
преобладание электронного контроля по сравнению со стерическим при
раскрытии цикла, и факторами, определяющими нуклеофильное заме-
щение по Svl- и 5лг2-механизыам.
Участие мостикового интермедиата ведет к анти-присоединению,
поскольку нуклеофил раскрывает цикл, подходя с тыльной стороны;
В циклических олефинах происходит диаксиальное присоединение
[46, 47];
Присоединение нитрозилхлорида к олефинам сопровождается: даль-
нейшими превращениями, если нитрозогруппа не является третичной.
Нитрозосоединения могут димеризоваться или перегруппировываться
в более устойчивый изомер [48, 49]:
Гидролиз аддуктов нитрозилхлорида
теза а-хлоркетонов [50]:
может быть удобным путем син-
Н+. Н2О
>
СНзСО(СН2)аСООН
Гидролиз, по-видимому, протекает через таутомерную оксимную форму
мономерного нитрозосоединения. Для реакции с гидроксиламином, об-
разующимся при гидролизе оксима, используют левулиновую кислоту.
Стереохимия присоединения нитрозилхлорида к олефинам нсследова-
лась не очень широко. Для изученных систем описано как сан-, так и
антн-присоединение.
К алкенам присоединяются также фенилселенилгалогеннды, фенил*
селен ил трифтор ацетаты и фенилселенилацетаты [51, 52]:
В г SePh RCOO SePh
PhSeBr I I RCOOH I I
RCH=CHR --------* RCH—CHR -------»- RCH—CHR
PhSeOOCR T
Эти аддукты используются в синтезах, так как селен легко элимини-
руется, окисляясь до оксида, например [51]:
СН3СОО SePh CHjCOO
I I НгОа I
CH3(CHa)2CH—СН(СНг)гСНэ --► СНэ(СН2)2СНа1^СНСН3СНз (B5%)
Суммарный процесс, таким образом, представляет собой окисление с пе-
ремещением двойной связи.
3.7. ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ ПО АТОМУ УГЛЕРОДА
В «-ПОЛОЖЕНИИ К КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЕ
Хотя реакции кетонов и других карбонильных соединений с такими
электрофилами, как бром, формально представляют собой процесс за-
мещения, механизмы их тесно связаны с электрофильным присоедине-
нием к алкенам. Енол или енолят, образующийся из карбонильного со-
единения, является реакционноспособной частицей; первоначальная
атака аналогична электрофильной атаке алкена. Реакция завершается
воссозданием карбонильной связи, а не присоединением. Галогениро-
вание кетонов, катализуемое кислотами и основаниями, кратко обсуж-
92
дающееся в гл. 7. кн. 1, является наиболее изученным примером таких
реакций.
о он r?H Q
11 Н I , Вг2 Ч , II г
R3CHCR' RSC=CR -----------> R2C=CR -----f P2CCR
вД- Вг Вг-
О О' Со о
I “ОН I Bfs I , „ н *
P-jCHCR' ч--У- R2C— or' ----► R2C=j=CR -> RsCCR
вС-Вг Вг
Для препаративных целей чаще всего используют галогены в уксусной
кислоте [53]. Другими доступными галогенирующими агентами являют-
ся N-бромсукцинимид [54] и хлористый сульфурил [55]:
(69 - 72%)
Поскольку в реакциях с бромом или хлором выделяется галогеноводо-
род, они являются автокаталитическими. В реакции с N-бромсукциними-
дом бромистый водород не образуется, поэтому этот метод можно ис-
пользовать в случае соединений, чувствительных к кислотам.
Как отмечалось в разд. 7.3 кн. 1, в определенных условиях галоге-
нирование протекает быстрее, чем енолизация. В этих случаях место
вступления заместителя в несимметричный кетон определяется относи-
тельной скоростью образования изомерных енолов. Из .несимметричных
кетонов обычно образуются смеси. Присутствие галогенов в качестве
заместителей уменьшает скорость енолизации и замедляет скорость вве-
дения второго галогена к атому углерода. Поэтому в кислой среде
обычно легко проходит моногалогенированне. Галогенирование, катали-
зуемое основаниями, дает преимущественно полигалогенированные про-
дукты. Эффективным методом моног^логенирования кетонов является
использование хлорида [56] и бромида меди (II) [57] в органических
растворителях, например в хлороформе:
Заместители, содержащие серу, можно ввести к углеродному атому
в a-положении к карбонильной группе реакцией енолята с дисульфидом
Такую реакцию можно успешно провести в случае сложных эфиров
[59], кетонов [59] и днанионов карбоновых кислот [60]:
I. LlNRs
--------->
2. FhSSPh
68
Такие а-замещенные соединения могут быть использованы для введены
двойной связи в а,(^положение к карбонильной группе. Сульфиды окж
ляются до сульфоксидов, которые подвергаются термолизу с образова
пнем а,0-ненасыщенных карбонильных соединений:
О о о
Исходными веществами могут служить кетоны или сложные эфиры.
Имеются аналогичные методы с участием органических селенидов
Реакции кетонов й альдегидов с фенилселенилхлоридбм протекают легкс
с образованием а-селенопроизвоДных; механизм, по-видимому, аналоги-
чен механизму сс-галогенирования. Кетоны и сложные эфиры могут быть
превращены в а-селеноцроизводные и другим путем — реакцией еноля-
тов с фенилселенилхлоридом. а-Селенрпроизводные служат исходными
веществами для получения а,р-ненасыщенных карбонильных соедине.
ний [61, 62], так как окисление их пероксидом водорода ведет к элими-
нированию PhSeOH:
О PhSe О
Й PhSeCl | || HjOj
СН;1СН2СН2ССН2СН2СНЭ ------> CHSCH3CH—ССНаСНаСНа -----►
О
—> CHsCH=CHCCH2CHjCH3 (6П)
SePh
1 LINRi I H2O2
PfiCHjCHsCOOCjHj ———-> PhCH3CHCOOC2H6 -------> PhCH=CHCOOCsHa (80%>
r’hbeCi
О О SePh o
| I. LINHj l| I H3O2 Й
PhCCHsCHjjCHjPh - Phc—CHCHaCHaPh ----► PhCCH=CHCHiPh (84%)
3.8. ГИДРОБОРИРОВАНИЕ
Присоединение диборана и замещенных боранов к двойной углерод-
углеродной связи лежит в основе очень важного метода синтеза спиртов.
Такое присоединение называется гидроборированием. Эта реакция была
открыта относительно недавно (в 50-х годах) Брауном. Впоследствии
Браун разработал другие способы использования борорганических ин-г
термедиатов. Реакции гидроборирования протекают как одностадийное
присоединение. Диборан или замещенные бораны предоставляют нуж-
ные В—Н-связй. За исключение^ пространственно очень затрудненных
олефинов, реакция протекает быстро до тех пор, пока не прореагируют
все В—Н-связй, давая триалкилбораны. Диборан можно получить из
борогидрида натрия и трехфтористого бора:
3NaBHa + 4BF3 —> 2B2Hs + 3NaBF4
Его растворы в тетрагидрофуране выпускаются промышленностью. Дру-
гой промышленный реагент— комплекс борана с диметил сульфидом:
Н3В—S(CH3)2
Его можно хранить дольше, чем диборан; в отношении алкенов он про-
являет аналогичную реакционную способность [63].-
СН3СН2СН2СН=СН2 + В2Нв —* (СНаСНаСН2СН2СН2кВ
- Н3€ СНэ-| СН3— С— С— ВН -F CH^CHCHiCHi — ' А *- п п м |- Н3С СН»-| > СНз—С—cL— B(CHs)aCHa А и -I,
Исследования многих олефинов показали, что В—Н-присоединение
очень селективно как в отношении ориентации (региоселектйвность), так
и в отношении стереохимии. Первоначально бор связывается с менее
замещенным атомом углерода олефина. Пространственные и электрон-
ные факторы влияют в одном направлении, способствуя такой ориента-
ции. Бор менее электроотрицателен, чем водород. Частичный положи-
тельный заряд, который возникает в переходном состоянии, лучше рас-
средоточивается более замещенным концом кратной связи:
» У-
Присоединение идет по правилу Л1арковникова, но, в отличие от извест-
ных примеров присоединения кислот к олефинам, водород не является
наиболее положительной частью атакующего реагента. Пространствен-
ные факторы также способствуют присоединению атома бора к менее
замещенному концу кратной связи. Если имеются сильно разветвленные
алкильные цепи, то в конечном триалкилборане возникают значительные
пространственные затруднения. Эти неблагоприятные пространственные
эффекты уменьшаются при присоединении бора к менее замещенному
атому углерода,
СНа
На С—-С—-СНз
НзС | СНз
HjC—i- в—с—-СНз
НзА СН»
н
СНз—с—СНз
Н СН2 н
Hj С—(L—'CHj—В—СНа-—С—СНз
1Н £н
Сильные несвязные
изаамод&йствия
несвязные взаямодействия
уменьшены
Высокая селективность определяется электронными и простран*
ственными эффектами, действующими в одном направлении в реакции
присоединения. Ниже приведены некоторые примеры систем [63а], для
которых была определена региоселективность присоединения в реакциях
гидроборирования.
7%-^ z 93%
СП3СНоСН-С!1,
1%-ч - z- 99’
Ч г
СН3 СН2(ХС1!,
СНз
^-57%
(СН3)8СНСН=СНСН3
2%-^Х ^>98%
(С н3)гс =снсн(сн3)2
Можно ожидать, что направляющий пространственный эффект бу-
дет становиться значительно более важным, если увеличивается заме-
щенность у атома бора и возрастают его пространственные требования.
Этот эффект можно использовать для увеличения селективности гидро-
борирования. При соответствующем соотношении реагентов гидробори-
!рование некоторых пространственно-затрудненных олефинов может быт
остановлено на промежуточной стадии;
Г сн3 Т
2(СНз)2С=СНСН3 4-ВНз —> 1(СНг)2СН(!:Н— JjBH
ВН^
(СНз)2С=С(СН3)2+ ВН3 —> (СН3)2СНС(СН3)2
Если эти замещенные бораны используются затем для гидроборирова-
ния других олефинов, селективность увеличивается. Например, если длг
гидроборирования гексена-1 использовать диборан, то окисление полу-
ченного борана дает 94% гексанола-1 и 6% гексанола-2.. Гидробориро-
вание бнс(3-метилбутил-2)бораном с последующим окислением дает
99% гексанола-1 и только 1% гексанола-2. Аналогичные соотношении
наблюдались и для других олефинов. Стирол, например, дает 80% 2-фе-
ннлэтднола и 20% 1-фенилэтанола, если обработать его дибораном, а за-
тем окислить. При использовании бис (З-метилбутил-2) борана образует-
ся 98% 2-фенилэтанола и только 2% 1-фенилэтанола:
СНз 1
I I Н2О2
(СНзЪСЕСН— PhCH=CH2 —> -------------->- PhCHsCH2OH (9s%)
“ОН
Бициклический диалкилборан, получаемый при гидроборировании цик-
лооктадиена-1,5, дает аналогичное увеличение селективности при гидро-
борировании других олефинов [64];
сн3(сн^сн2он + сн3(сн2)3снсн3 (сн3)2снсн2снсн3+(сн^2снснсн2сн3
он он он
(99%) (1%) (97%) (3%)
Этот реагент обычно называют 9-BBN— сокращение (английское) .си-
стематического названия 9-борабицикло[3.3.1]нонана.
Стереохимию присоединения в реакциях гидроборирования легко
предсказать. Реакция протекает стереоспецифнчно как син-присоедине-
ние через четырехцентровое переходное состояние с одновременным свя-
зыванием атомов бора и водорода. Поэтому обе новые связи С—В и
С—Н образуются с одной и той же стороны кратной связи. В теории мо-
лекулярных орбиталей реакция присоединения рассматривается как
взаимодействие олефиновых л-орбиталей со свободными р-орбиталями
трехвалентного бора. Образований связи углерод—бор сопровождается
синхронны^ разрывом связи В—Н [65];
СХЕМА 3.5. СТЕРЕОХИМИЯ РЕАКЦИЙ ГИДРОБОРИРОВАНИЕ - ОКИСЛЕНИЕ
Некоторые примеры, иллюстрирующие предпочтительность ««-присо-
единения с менее' затрудненной стороны молекулы, приведены на
схеме 3.5.
Гидроборирование является термически обратимым процессом. При
160 °C и выше происходит элиминирование ВН-фрагментов из а'лкилбо-
ранов, по и в этой температурной области равновесие все же сдвинуто
в сторону продукта присоединения. Такое обратимое присоединение ве-
дет к миграции бора к менее замещенному атому углерода в серии ре-
акций элиминирования и присоединения:
RSCH—СН—СН3
R2p=CH—СНз+ R2CH—CH=CHS
RsCH—CHi—Cf 1г—В
Миграция не может происходить через полностью замещенный атом
углерода, так как невозможно элиминирование. Ниже приведены неко-
торые примеры термической изомеризации боранов:
Г СНз 1 Г СНз I
[ iso °с I ! I
1(СНЭ)2СНСН— J3B ——► LCH3CHsCHCHa—J3B 4-[(CHsJaCHCHiCHj—bB
(47%) (52%)
Г (СВДзСН 1 Г СНз т
I I I 160 °с I I
L (СН3)зС—CH—J3B -----*• 1(СНз)зС—СНгСНСНг—J3B
4 Зак эю
1 Борорганические соединения, образующиеся при гидроборировании
или изомеризации, представляют интерес для органического синтеза
благодаря последующим превращениям, которым они подвергаются.
Еще в ранних работах было показано, что атом бора можно заменить
на гидроксильную группу, аминогруппу и атом галогена. Тем самым по-
следовательностью реакций присоединения — замещения можно превра-
тить алкены во многие другие типы органических соединений. Наиболее
широко используется реакция окисления борорганических соединений
до спиртов. Для окисления в качестве реагента используют водно-ще'
лочные растворы пероксида водорода. Механизм приведен ниже:
R3B + MOO”----О—ОН-----------г H2B -Or + "он
В
ВО RO
1-0 I _ ,
в^вов + НОО ‘—^ В"В—о—ОН в—or + он
R
(ro)2br + ноет-^(ро)2В—0-ОН—>(ro)3b
R~
Связи R—О—В гидролизуются в процессе окисления, в результате об-
разуется спирт. Следует отметить, что механизм окисления включает
серию В—О-миграций алкильных групп, которые мигрируют со своими
связующими электронами. Общим стереохимическим результатом окис-
ления является замещение связи С—В с сохранением конфигурации.
В сочетании с описанными ранее закономерностями ориентации эти
результаты позволяют достоверно предсказать структуру и стереохимию
спиртов, получаемых при гидроборировании — окислении. Некоторые
примеры реакций показаны на схеме 3.5.* Недавно были открыты усло-
вия, позволяющие окислять борорганические соединения до спиртов
с использованием в качестве окислителя молекулярного кислорода [66].
Более сильные окислители замещают бор и окисляют замещенный атом
углерода, давая кетоны [67]:
1. в2на
-----— "•>
2„ КаСггО7
Атом бора можно заменить на NHj-rpynny [68], Это превращение
можно осуществить с помощью хлорамина или гидрокснламнн-О-суль-
фокислоты. Механизм этой реакции очень похож на механизм окисле-
ния борорганических соединений пероксидом водорода. Азотсодержащие
* Одно из важнейших направлений использования высокой стереоспецифичности
процессов гидроборирования с последующим окислением — проведение асимметриче-
ских синтезов с исключительно высоким оптическим выходом, например.'
Используя в качестве реагента оптически активный диизопинокамфенил боран I, полу,
чают /?-бутанол-2. оптическая чистота которого близка к 100% (Brown Н. С,, Zwei-
fel G. — J. Am. Ciieni, Soc. 1361, v. S3, № 2, p. 486*-487). — 11 рам. ped.
98
реагенты реагируют в качестве нуклеофилов, присоединяясь к бору, за-
тем происходит перегруппировка с выбросом хлорид-иона или сульфат-
иона. При гидролизе связей В—N выделяется амин.
R3B + NHSX —> J?3B—NH-Qc----*- R2B—NH
H R
X= СГ или OSOj
Вторичные амины образуются при реакции тризамещеиных баранов
с азидами. Наиболее эффективно для этих целей использование моно-
алкилдихлор боранов, которые получаются при реакции алкена
с BHCl2-Et2O [69]. Полная последовательность реакций и механизм,,,
последних стадий приведены ниже;
ЫВН4-у ВС13 ВНС]2 - EtjO + ЫС1
BHCIa-Et3O+RCH==CH3 —> RCH2CH2BCIa
RCH2CH2BC12 + R^N3 -----► C12B—N—N==N—>-
RCH2CH£
, 1 Н2О , -
>ci3bnch2ch2r------Г r nhch2ch2r^
Борорганические интермедиаты можно также иейользо&ать для
синтеза алкилгалогенндов. Замена бора на иод происходит быстро в
присутствии основания [70]. Только две алкильные группы бороргани-
ческого соединения эффективно используются в случае первичных ал-
кильных групп и лишь одна в случае вторичных алкильных групп.
К3В + + 2NaOH —> SRI-J-RBlOH)a-J-2NaI
Использование брома и гидроксида натрия в аналогичных реакциях
дает с хорошим выходом бромиды [71]. Поскольку атом галогена за-
мешает атом бора, региоселективность таких реакций противоположна
прямому присоединению га л or еноводород а. Олефины с концевой двой-
ной связью дают первичные галогенпроизводные:
1. в2не
RCH=CH2 2 Вгг NaQJ> RCHaCHaBr
Хотя каждая из приведенных реакций является важным методом спе-
цифического введения функциональных групп в органические молекулы,
ни одна из пих не является прямым методом удлинения углеродного
скелета. Однако в других работах, снова главным образом из лабора-
тории X. Брауна, было показано, что борорганические соединения, по-
лучаемые в реакциях гидроборирования, могут вступать в многочислен-
ные реакции, позволяющие успешно наращивать углеродный скелет.
Одна из первых открытых реакций этого типа заключается в обработке
борорганических соединений нитратом серебра [72];
2R3B + AgNO3 —> 3R—R
Предполагают, что происходит перенос электрона, приводящий к обра-
зованию радикальных интермедиатов. Последние взаимодействуют с об-
разованием новой углерод-углеродной связи между двумя алкильными
группами. Эта реакция имеет определенные ограничения, так как ее
можно использовать только для синтеза симметричных соединений.
4* S9
Открытие протекающей в мягких условиях реакции оксида углерода
с борорганическими соединениями привело к развитию методов, кото-
рые позволяют синтезировать из борорганических соединений первичные
и третичные спирты, а также кетоны [73]. Характер продуктов опре-
деляется выбором условий реакции, при которых происходит миграция
алкильных групп от бора к углероду. Если борорганические соединения
нагревать с оксидом углерода при '100—125 °C, мигрируют все алкиль-
ные группы п после окисления получается третичный спирт:
+ Н2Ог, "ОН
r3B + CO —> [R3B-O=0] —> [О=В-CRd ‘HOCR3
Прибавление воды к реакционной смеси приостанавливает реакцию
после миграции двух алкильных групп от атома бора к углероду. По-
следующее окисление реакционной смеси на этой стадии дает диалкил-
кетоны [74]:
ГНО ОН
н2о | | н2о2
R3B + CO — Lrb-crJ RSCO
Если карбонилирование проводить в присутствии борогидрида натрия
или борогидрида лития, то образуются первичные спирты [75]. Гидрид-
ные восстанавливающие агенты реагируют с продуктом, образующимся
на первой стадии миграции:
R :
- * 1 "вн*
R3B—(Ml —> RSB—С=О --------► RCH2OH-p2ROH
Следует отметить, что в последнем синтезе используется только одна
треть из общего числа алкильных групп, имеющихся в исходном бор-
органическом соединении, что накладывает определенные ограничения
СХЕМА S.6. СИНТЕЗЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАРБОНИЛИРОВАНИЯ
БОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯ
(1) [73]
(2) [74]
(3) [74]
[СНз I Г СН3 1
| 1. СО. 125 °C I II
СН3СН2СН—J3B ------------> LCH3CH2CH—JaCOH (87%)
2. Н2О2, 'ОН
О
! СО, 125 °C. Н2О ||
[СН3(СН2)3]3В ------------> СН3(СН2)3С(СН2)3СН3 (90%)
2. н2о2. 'ОН
I СО, 125 °C, НцО
2. H3O2l “ОН
1. СО, LiBHi, 45 °C
2. НгОг
СН2ОН
СНз Н3с
| <СНз)гС*снг I
(3) [76] (СН3)2СНС—ВН2 -----------------> (СН3)2СНС—ВСН2СН(СН3)2
L I ।
tns Н3С Н
|сн£=сисоос2н5
j[ I. СО. 7 атм I /СН2СН(СН3)2
(CHshCHCHjCCHsCHjCOOCiHs <------------ (СН3)2СНС—В
2. н2о2> -он | ХНгСНгС00С2Н}
(84%) НдС
100
в случае ценных олефинов. Остающиеся алкильные груииы извра-
щаются в негомологичные спирты, возникает проблема разделения про-
дуктов.
Многочисленные методы синтеза кетонов были дополнены реакцией,
позволяющей синтезировать несимметричные кетоны. 2,3-Диметилбутен
можно гидроборировать в определенных условиях До моноалкилборана,
называемого «тексилбораном». Это соединение затем можно последова-
тельно алкилировать двумя олефинами, которые имеют структуру, не-
обходимую для создания двух групп искомого кетона (см. пример 5
в схеме 3.6). «Тексильиая» группа мигрирует труднее, чем менее раз-
ветвленные алкильные группы. Если карбонилирование и миграцию
проводить так, чтобы мигрировали Только две группы, то окисление
приведет к нужному кетону [76].
Был разработан также метод синтеза альдегидов из олефинов с ис-
пользованием реакции карбонилирования [77]. Для гидроборирования
олефина используют реагент 9-ВВЬ1, получаемый при гидроборировании
циклооктадиена-1,5. Карбонилирование полученного триалкилборана
происходит с селективной перегруппировкой экзоциклической алкильной
группы. Окисление приводит к искомому альдегиду. Функциональные
группы в исходном олефине (сложноэфирпые и нитрильные) не мешают
получению альдегида.
1. со
CH2CH2R 2. LiAJHtOBuh
RCH=^CH2 3. н2°г
/ —-------> к '"< 7 -----—О=снсн£снан
Были разработаны условия алкилирования алкильных групп в бор-
органических соединениях некоторыми сопряженными олефинами и ре-
акционноспособными галогенидами. Обычные а,p-ненасыщенные карбо-
нильные соединения, например акролеин и метил винил кетон (см. также
примеры в схеме 3.7), алкилируют борорганические соединения. Было
СХЕМА 3,7. СИНТЕЗЫ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ АЛКИЛИРОВАНИЕ БОРОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИИ
СНа
CHsCHjCHCHiCHjCHO (06%)
(1) 177а]
(2) 1776]
13) ]77в]
[СНа 1
I
СН3СН2СН—J3B Ч- СН2=СНСНО —*
-I I [77в]
в + сН2=снсно
- 3
сн£сн2сно
СНз
Щ1 [77г] (С8Н5)3В + СН3СН=СНСОСНз —> CIIsCHj^HCHiCOCHs (70%)
о о
101
доказано, что алкилирование протекает через свободнорадикальный ин*
термедиат [78] [In-—инициатор радикальной реакции):
R
In • + RCH—CHCH=O —> InCH—СНСН=О
R R
InCH—CHCH=O + RaB —► InCHCH=CHOBR£+ R‘
R
I .
R' * + RCH=CHCH—О —► R'CH—CHCH=O
R R
R'CH— CHCH=O+ R£B —► R'CHCH=°=CHOBR£ + R
R R
RzCHCH=CHOBRi+H2O —> R'CHCHaCH=O
г цепной процесс
Поэтому нельзя считать, что такое алкилирование всегда будет проис-
ходить с сохранением конфигурации, что характерно для окисления
и карбонилирования борорганических соединений [79].
В видоизмененном варианте этой реакции используют циклические
триалкилборорганические соединения (боринаны, если цикл шестичлен-
иый). Они получаются при реакции диборана сначала с диеном, а за-
тем—с вводимой алкильной группой [80].
\ I 0
)--\ СНг=СНССНэ И
/___рВ—CHjCHjR —------------► RCHiCHjCHaCHjCCHa
/
СНз
В другом эффективном методе алкилирования борорганических со-
единений используют реакции с очень реакционноспособными алкилга-
логенндами, особенно с а-галогенкарбонильнымн соединениями [81]-
Например, было найдено, что этиловый эфир бромуксусной кислоты ал-
килирует ряд триалкилборанов с хорошими Выходами:
тсна)3со-
RSB+ BrCH3COOEt —-------->- RCHaCOOEt
Наиболее эффективно такие синтезы проводят с использованием трн-
алкилборана, полученного из олефина, который хотят проалкилировать,
и дналкилборана 9-BBN._
Преимуществом метода является использование всего исходного
олефина. Прямое гидроборирование олефина до соответствующего три-
алкилборана позволяет использовать лишь одну из трех алкильных
групп, участвующих в реакции. а-Галогенкетоны и а-галогеиинтрилы
также способны алкилировать борорганические соединения. Ряд приме-
ров таких реакций приведен в схеме 3.8.
Механизм таких реакций в основном аналогичен механизму окис-
ления борорганических соединений .до спиртов. Предполагают, что ено-
лят галогеиэфира или галогенкетона реагирует с бораном. Затем проис-
ходит элиминирование гаЛогениДа, после чего следует миграция одного
1С0
СХЕМА-3.8. АЛКИЛИРОВАНИЕ ТРИАЛ КИЛ БОРАНОВ ГАЛ О ГЕН ЭФИРАМИ,
ГАЛОГЕНКЕТОНАМИ ГАЛОГЕ«НИТРИЛАМИ И ДИАЗОСОЕДИНЕНИЯМИ
(1) |81а]
(2) [81а]
(3) [81а]
(4) [815]
(5) [81 в]
(6) [81в]
(7} [81е]
(3) [815]
(9) [8 Ее]
(10) [81а?]
(Н) [84]
_ “QCt'CHsis
9-BBN=(CH2)sCH3 + ВгСНгСООС2Н5 -------------CUS(CH2)4COOC2H5
(55%)
+ ВгСНгСООСД.
-оасн3)з
>—СН^СООСгН,
®2r-W
9-ВВ№—
+ С1гСНСООСгН3
-ocic.rf*)3
СНССЮСгН5 (№*>
Cl
9-BBN—СНгСН(СН3)2 + Вг2СНСООСгН6
Br
I
- > (СН3ЪСПСН2СНСООСгС5 (8(%)
9-В BN—(CHs)aCH3+!i
COCH2Br
СО(СН2)4СН3
+ (CHskCCOCHiBr
9-BBN
135'*)
9-BBN—CHjCHjCHs + CICHjCN
Г CHs 1
C{CH3j3
“OCfCIhh
OuCHsh
-------->.
CH2COC(CH3)S
(77%)
С(СНЛ3
CrcHsis
CHiCOCH,
C(CH3l3
CICHS]S
CHjCHiCHjCHaCN (76%)
CHa
LCHsCHjCH—J3B + NiCHCOCfls —> CHaGHiCHCHiCOCHs
[СНзССНЖЪВ + NaCHCOOCaH, —► CHalCH^sCOOCiH,
BCh + NjCHCOOCjHs —>
СНгСООСгН; (?!%}
103
из заместителей у атома бора. В соответствии с этим механизмом на-
блюдается сохранение конфигурации мигрирующей группы [82].
Н3В + CHCOOCgHg -—->
Вг
R ч
R— В—СНСООС3Н3 >
R ( Вг
О
I RO”
---R--B—СНСООССНд------> RCHeCOOC2H5
R
В родственных реакциях используют а-д и азоэфиры и а-диазоке-
тоны [83, 84]:
• RBCts + NSCHCOOCH3 —> RCH2COOCH3
На стадии миграции молекулярный азот действует как уходящая группа,
Наилучшие результаты были достигнуты при реакции с диалкнлхлор-
боранами или с алкилдихлорборанамн [84].
Из приведенных выше данных можно сделать вывод, что борорга-
нические соединения являются интермедиатами для многих синтезов.
Реакции гидроборирования — окисления стали важным методом син-
теза спиртов, а реакции карбонилирования и алкилирования, по-види-
мому, найдут широкое применение в синтезе. Диборацы являются вос-
станавливающими агента мп, однако восстановлен не идет достаточно
медленно, так что сложноэфирпая, циано- и нитрогруппы не мешают
гидроборированию. В то же время кетоны, альдегиды, карбоновые кис-
лоты и амиды легко восстанавливаются дибор а пом, и такие реакции
восстановления могут конкурировать с гидроборированием [85].
3,9. ПРИСОЕДИНЕНИЕ К АЛЛЕНАМ И АЛКИНАМ
Необходимо отдельно рассмотреть механизм электрофильного пущ-
соединения к алленам и ал-кинам. Атака аллена протоном может при-
вести к аллильному катиону или к пропенильному катиону:
Н
+ 1 Н* Н* +
СН2—С=СН2 - СН2==С=СН2 ------> сн3—с=сн2
Предположение, что должен образоваться наиболее стабильный аллиль-
ный катион, не учитывает стереозлектронные аспекты реакции. Прото-
ннрование по'центральному атому углерода без вращения концевых
метиленовых групп ведет к первичному карбениевому иону, не стабили-
зованному за счет резонанса, так как оставшаяся л-связь ортогональна
к свободным р-орбнталям. Поэтому прямое образование аллильного ка-
тиона является более сложным процессом, чем протонирование.
Подробно было изучено присоединение НС!, НВг и HI к аллену
[86]. Во всех случаях галоген в продукте находился у центрального
атома углерода, так что протонпрование происходило по концевому
атому углерода Первоначально образовавшийся продукт вступал в
LQ4
дальнейшую реакцию присоединения, давая 2,2-дигалогенпропаны. Об-
разуются также димеры, но мы не будем их здесь рассматривать,
X X
СН2=С=СН2 + НХ —> СНз—с=сн2 + сн,—с— сна
X
Присутствие фенильной группы приводит к продукту, образующе-
муся путем протонирования по центральному атому углерода [87]:
HQ /’"А
f \\—сн=С=СН2 -----------> / у-СН=С11—СН2С1
\ / s СН3СООН \ ... /
Наличие двух алкильных групп, как в 1,1-диметилаллене, приводит к та-
кому же результату [88]:
(СН3)2С=С=С.Н, — > (CHS)2C=CHCH2CI
Эти заместителя, по-видимому, стабилизуют катион, который образуется
при протонировании по центральному атому углерода. Даже если ал-
лильное сопряжение не эффективно в переходном состоянии, алкильные
и арильные заместители могут стабилизовать возникающий заряд.
При меркурировании ацетатом ртути наблюдается такая же регио-
селективность, как и при присоединении гало ген оводородов. Электро-
фильный атом ртути связывается с концевым атомом углерода аллена,
но в случае 1,1-диметилаллена он присоединяется к С-2 [89]. В реакции
с метилалленом выделены оба продукта.
CH3HgOAc
СПгОП J
СН2=С=СН2 + Hg(OAc)2 —> AcOHgCH2C(OCH3)3
AcOHg ОСН3
CH3OH I 1
CH2=C=C(CH3)3 + Hg(OAc)2 ----► CHs=C—C(CH5)2
Алкины вступают в реакции присоединения с типичными электро-
фильными реагентами, обсуждавшимися подробно для алкенов. Обычно
алкины менее реакционноспособны. Основное различие реакционной
способности обусловлено значительно более высокой энергией виниль-
ного катиона, промежуточно образующегося при электрофильной атаке
алкина, по сравнению с энергией алкильного карбениевого иона, обра-
зующегося из алкена.
х* +
RC=GH ------> RC—CH—X
RCH=CH2 ► RCH—CHj—X
Это различие энергий составляет приблизительно 10 ккал/мол и зави-
сит от природы электрофила Х+ и изучаемой системы [90]. В табл. 3.5
приведены некоторые данные о реакционной способности алкенов
по сравнению с алкинами.
Наибольшее значение при определении относительных скоростей
имеет используемый растворитель. Так, большое отношение скорости
реакций алкен : алкин найдено для органических растворителей с низ-
кой диэлектрической постоянной (уксусная кислота), но скорости реак-
ций сравнимы, когда в качестве растворителя используют воду. Это
справедливо не только для реакции гидратации, но и для реакции бро-
мирования. Полярные растворители, особенно вода, очевидно, способны
уменьшать разницы в энергии двух переходных состояний. Не вполне
ясно, достигается ли это очень сильной сольватацией или каким-то
другим механизмом. Присоединение трифторуксусной кислоты к алке-
нам и алкинам также протекает с близкими скоростями [91].
105
ТАБЛИЦА а,Я. ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИОННЫЕ СПОСОБНОСТИ АЛКЕНОВ
И АЛКИНОВ [80J *
Отношение констант скоростей второго порядка
(алкен : алкин} в реакциях
бромирования (уксусная кислота) хлорирования (уксусная кислота) гидратации (кислота, вода)
СНаСН2СНгСН3СН==СНг 4
СН3СН2СН2СНгС—СН J
трйвс*СНзСН 2СН=^СН СН 3СН3
CHsCHsC^CCHsCHs
PhCH=CH2 ]
РЬС—СН J
1,8- 10е
3,4 10»
2,6 • 10»
5,3 10s
- 1 IO5
7,2 • IO2
3,6
16,6
0,65
СХЕМА 3.9, СИНТЕЗЫ КЕТОНОВ ГИДРАТАЦИЕЙ АЛКИНОВ С КОНЦЕВОЙ
ТРОЙНОЙ связью в ПРИСУТСТВИИ КИСЛОТЫ И ИОНА РТУТИ
(I) [93а]
(2) [936]
(3) [93в]
о
heso4 II
СНз(СН2)зС=СН Нз5Оч > СН3(СН2)3ССН3
Реакции присоединения к алкинам, катализуемые кислотами, идут
по правилу Маркойппкова. Однако первоначальные продукты присо-
единения не всегда устойчивы. Например, прн присоединении уксусной
кислоты образуются ацетаты енолов, которые легко превращаются в со-
ответствующие карбонильные соединения [92]:
С1 ОСОСНз о
) нс! НС1 I ||
rc=ch2 RCssCH — > rc=ch2 —* RCCH3
t-zrlgLA-HJrl
В водных растворах образуются енолы., которые легко превращаются
в карбонильные соединения. *
Реакция гидратации ацетиленов с концевой тройной связью, ка-
тализуемая ионом ртути, является важным методом синтеза метнл-
кетонов. Реакцию можно также использовать и для ацетиленов с трон-
* Реакция гидратации ацетилена в присутствии солей ртути — рвак^кя Кучера~
ва — открыта М. Г. Кучеровым (1850—1911 г) s 1881 г. — Прим, ред,
да
СХЕМА 3 10. ВОССТАНОВЛЕНИЕ АЛКИНОВ В АЛКЕНЫ
Каталитическое восстановление
d> [<М
(2) [956]
(3) [95]
(4) [950]
(5) [95г]
(6) [955]
катализатор
Лняддара
н\ /н
нч ;с=ч
;c=cz xtec-ph
Ph' \ph
/CsCx
(нгс)/ ;<сад3
'С=с/
Pd — BaSO4
-----------
ХИНОЛИН;
(> 90%)
Pd— BaSO4
’—,—-—»—-->-
ХнНОДЯН
<90%)
Восстановление растворяющимися металлами
Na nh3 44\ /CHjCHjCHj
CHsCHjC^CCHjCHsCHs —:/С==Сч
СНзСН/
©7-99’M
L1 H. ,(СН2),СООН
сндснг)7с=с(снг)гтон —/С==Ч ®7-та)
3 СНзССНгИ ХН
1, NaNHj гц IJ
2. Na, NH3 MH74 /П
C3H7feC(CH2)4feCH --- ' zc=c( mt
HZ X(CH2)4C=5CH
ной связью в глубине молекулы, если они симметричны. Несимметрич-
ные алкины, как и следовало ожидать, дают смесь двух возможных
кетонов [93], Некоторые примеры гидратации ацетиленов приведены
на схеме 3.9.
Присоединение 1 моль водорода к тройной углерод-утл ер одной
связи можно провести стереоспецнфично. Каталитическое восстановле-
ние приводит к цttc-изомеру. Наиболее часто используется «катализа-
тор Линдлара», представляющий собой отравленный свинцом палла-
дий на карбонате кальция [94]. Используется также палладий на
BaSO4 [95]. В схеме 3,10 приведены некоторые примеры этих реакций.
Для проведения такого восстановления используют и другие каталити-
ческие системы. Многие конкретные примеры приведены в обзорах по
каталитическому гидрированию [96] Для получения транс-алкена про-
водят восстановление металлами в жидком аммиаке.
Предполагают, что реакция включает две последовательности стадий
восстановления натрием и протонирования:
. н* .
R—feC—R + Na • —ж Х=С --------/С==С\
Na/ ffZ
. R\ zNa н+ zH
V=C +Na- —>- ---zC-=cf
h/ \r Н/ FK
Предпочтительность образования транс-изомера является результатом
того, что протонирование и восстановление проходят быстрее, чем изо-
меризация винильного радикального центра [97]. В другом методе
для превращения ацетиленов в транс-олефины используют алюмогид-
рид лития [98].
107
Присоединение хлора к алкинам в отсутствие света происходят
медленно. Например, бутин-1 в 100 раз мепее реакционноспособен,
чем бутен-1. Реакции присоединения легко инициируются светом. При
большом избытке бутина образуется в основном транс-1,2-дихлорбу-
тен [991:
СНяСНгч ,С1
СНаСН2С^СН4-С1, —> /С=Ч
СК
Необходимость фотоныициировапия указывает на цепной радикальный
механизм этой реакции. Хлорирование пентина-1 в газовой фазе при
высокой температуре с использованием большого избытка хлора при-
водит как к трйнс-дихлоралкену, так и к насыщенному тетрахлорпро-
изводному, образующемуся при присоединении второй молекулы хло-
ра [100];
50 ОС СН3СНгСН2к /С1
CHgCHaCH2C=CH -----* /С==Сч + СН5СНаСИаСС1гСС1аН
СИ
<1-5%)
Механизм реакции, протекающей в этих условиях, не был установлен.
При бромировании 1-фенилпропииа в уксусной кислоте в основном об-
разуется транс-дибр ом аддукт, однако обнаружены и значительные ко-
личества 4ис"изомеР3’ з также продукты, получающиеся при присо-
единении уксусной кислоты. При добавлении LiBr преобладающим
продуктом становится траяс-дпбромпроизводное [101]:
ЫВг р^\ /Вт
Ph—С=С-Clb + Brs -----►
вг/ х:н3
При реакции с эквимольным количеством брома гексин-3 с высоким
выходом превращается в транс-дибромпраизводгюе [102]. Стереоспе-
цифичность этой реакции можно объяснить с точки зрения образова-
ния промежуточного бромопиевого иона, как и в случае алкенов. Од-
нако механизм этих реакций изучен пока еще не так подробно, как
для алкенов.
Алкины реагируют и с агентами гидроборирования. Наиболее ча-
сто используется присоединение дизам ещен пых боранов к алкинам. При
обработке образующегося дналкилвинилборана иодом и основанием по-
лучается цис-алкен [103]:
К2В.. уН , щ л'
RaBH+ Н— С=С—R' -> Л=сч ’--------------* /С=Сч
н/ н/ \н
Механизм, предложенный для этого процесса, включает миграцию ал-
кила, инициированную присоединением иода к двойной связи, с после-
дующим стереоспецифичным элиминированием RB12:
108
В реакция, типичные для боранов, вступают и винил борные эфиры,
получаемые из ацетиленов и 1,3,2-бензодиоксаборола:
Бром в присутствии основания превращает алкеиилборные эфиры в ви-
иилгалогениды. При протолизе в уксусной кислоте происходит восста-
новление алкина в цис-алкен, тогда как окисление через енол приводит
к кетону [104]. Гидроборирование несимметричных алкинов происходит
региоселективно, так как бор присоединяется к наименее затрудненному
концу тройной связи. Присоединение протекает стереоспецифично как
син-прнсоединенне [105].
Реакции алюминийорганических соединений с алкинами также на-
ходят разнообразное синтетическое применение. Присоединение диал-
килалюминийгидридов к алкинам идет стереоспецифично как сшн-при'
соединение. Образуются винилаланы, которые реакцией с электрофиль-
ными реагентами можно превратить в замещенные алкены,
Н. ,А1(Ви-изо)г
RQshCH (шо-Ви)2АШ —> ХС=С<
R/ ХН
Н,
RGsCR -Г (изо-Ви)3А1Н —> ХС=(/
Ъ/
При обработке винилдлалов бромом или иодом в мягких условиях
(тетрагидрофуран, —-50 °C) получаются соответствующие винилгалоге-
пиды. Расщепление связи углерод—алюминий происходит с сохранением
конфигурации [106]:
CH8(CH2U /Н Гг СНа(СН2и ХН
> Т=С'
W' 'А/(Ва-йзо)г 1У ч
Прямое карбоксилирование винилаланов с целью получения а,^-не-
насыщенных карбоновых кислот не удается, но при небольшом видоиз-
менении реакции можно получить высокие выходы [107], Присоедине-
ние метиллития к вииилалану дает комплекс, который реагирует с ди-
оксидом углерода или непосредственно или, что более вероятно, после
разложения до виниллития и триалкилалана, с образованием «.Р-нена-
сыщевных кислот с высоким выходом и стереоспецифично;
СН3(СН2К Н
н/ ^А:
CHatl СН3(СН2)8-
:с=
\д1(Ви-изо)2 Ll+ 2- н+
I
СН3
СН3(СНгК >Н
^С=с^ (78%)
нх хсоон
н/
3
109
Присоединение литийдиизобутилметилалюминийгидрида (образую-
щегося in situ из метиллития и двизобутилалюминийтидрида) к алки-
нам происходит стереоспецифично как транс-присоединение [108]:
СНз
J
R, уА1(Ви-йзс)2 Li
рс=сн + Щ(«зо-Ви)гСН3АШ] —> /С==Сх
RCssCR + 1Л[(»зо-Ви)гСН3А1Н]
сн-4
J
/А1(Ви-изо)2 Li
Образующиеся комплексы можно превратить в винилгалогениды
или а,р-ненасыщенные карбоновые кислоты способами, аналогичными
применявшимся в предыдущих примера-х. Многообразие свойств алю-
минийлрганических соединений позволяет при соответствующем выборе
реагентов превращать стереоспецифично алкины в ruc- или трдпс-заме-
щенные алкены.. В случае а,р-ненасыщенных кислот стереохимия про-
дукта определяется просто порядком присоединения реагентов.
В схеме 3.11 приведены некоторые синтезы, в которых винйлаланы
или виинлаланаты участвуют непосредственно или возможно их обра-
зование в качестве, интермедиатов.
СХЕМА ЗЛ1. СИНТЕЗЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЛКИЛАЛЮМННИЙОРГАН «ЧЕТКИХ
СОЕДИНЕНИИ
Н3с СН2С^С^ССНг он
X>Н3
1 л-BuLj—Et^o
2 Ibsb-BuRAIH
Ж ЕСОАс, £а
I (йзо-В<Л2^1Н (2 моль}
(2) [10861 СНДУЖкС^СН “ ‘------------ CHsfCHihCHCCOOHh <тз^
’ -1. И+
1. (B3o-Bu)jA)H снасн,ч ,СН2СН,
(3) [fOSff] CH5CH2CsCCH,CHs - - ---------> мы
з. h n4 н/ \cn
(4) [lose]
I. Llpaai? BirtsCHqAiH}
СН,СН2С^ССНгСНа ;
,снгсн3
/С=С (65%>
СНзСН/
о
(5> [tosej
СНг(СВД5-
(CHshCOOCjHs +
'Х'АИВв-иа&г)г£Г
н
СН3
по
О
н/
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ДРУГИЕ РЕАКЦИИ
* ПРИСОЕДИНЕНИЯ ВОДОРОДА
R £, Burwell, Асе, Chem Res 2., 289 (1969) ,
S. Mitsui., A.. Kasahara, in Chemistry of Alkenes, V 2, J Zabicky fed.), Interscience, Mew
York, _W, £570, Chap 4
M Freifelder, Practical Catalytic Hydrogenation, Wiley — Interscience, New York, NY,
1971.
R- L Augustine, Catalytic Hydrogenation, Marcel Dekker, New York, NY, 1965
B, R. James, Homogeneous Hydrogenations, John Wiley, New York, NY, 1973,
ПРИСОЕДИНЕНИЕ ГАЛОГЕНОВОДОРОДОВ
R. C. Fahey, Top, Siereochem. 2, 237 (1968),
CO ЛЬВОМЕ РКУ РИРО ВАНИЕ
IF. K'.ichmg, Organomet Chem. Rev:: 3, 61 (196.8)
ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПСЕВДОГАЛОГЕНОВ
.,!• Hassner, Ace, Chem. Res 4, 9 (1971).
ГИДРОБОРИРОВАНИЕ
H. C. Brown, At Af, Rd gw, Orga nomet. Chem Synth, i, 305 (1972).
H C. Brown, M. Midland, Angew Chem lot Cd, Engk II, 692 (1972).
C. F. Lane, Chem. Rev 76, № 6, 773—799 (1976) *.
ПРИСОЕДИНЕНИЕ К АЦЕТИЛЕНАМ
T. F Rutledge, Acetylenes and Allenes, Reinhold Book Corp., New York, NY, 1969.
G Modena, V'. Toneilato, Adv. Phys. Org, Qliem 9, 185 (1971)
ПРИСОЕДИНЕНИЕ К АЛЛЕНАМ
К. Griesbmim, Angew Chem Inf. Ed. Engl. 5, 933 (1966).
D R. Taylor, Chem. Rev. 67, 317 (1967).
ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В ТЕКСТЕ
I. S. Mitsui, У. Senda, H. Saito, Bull Chem, Soc Jpn 39, 691- (1966).
l o.S. Siegel, G. Г. Smith. J. Am. Chem. Soc 82, 6082, 6087 (196Й),
If*. C A Brown, J Am Chem Soc 91, 5901 (I960),
lu R. Alder, IF Roth, Chem Ber.. 87, 161 (1954).
1?. Z. P. Ferris, N. C. Miller, J. Am. Chem Soc. 88, 3522 (1966)
id 1. F, Sauvage, R. H Baker, A. S. Hussey, J. Am. Chem. Soc 83, 3874 (1961).
2 H C. Brown, C. A. Brown, J Am. Chem Soc 85, 1005 (1963).
3 . G, V. Smith, J. R. Swoop, J, Org Chem. 31, 3904 (1966)
3a, R. L. Augustine, Catalytic Hydrogenation, Marcel Dekker, New York, NY, 1965;
P. N. Rylander, Catalytic Hydrogenation over Platmtirn Metals, Academic Press,
:New York, NY, 1973, M. Freif elder, Practical Catalytic Hydrogenation, Wiley-Iii-
terscience, New York, NY”, 1971,
4 , C. A. Brown, H. C. Brown, J. Org Chem. 31, 3989 (1966),
5 C A. Brown, J.. Am Chem. Soc 91, 5901 (1969).
б H C. Brown, C. A. Brown. J. Am. Chem, Soc. 84, 2827 (1962),
7. E. J. Corey, K. ArJutva, J. A. Katzenellenbogen, ,1 Am. Chem. Soc., 91, 4318 (1969).
7a. J. A. Osborn, F. H. Jardine, J, F. Young G. Walkinsoa, J. Chem. Sot. A, 1741
(19661
76 E N. Fraatel, R. O. Butterfield, J Org. CJiem. 34, 3930 (1969).
7e. R. IF. Adams, G. E. Bailey. J. C. Bailor, J. Am Chem. Soc, 90, 6081 (1968)
7г. L. Vaska, R. E. Rhodes, J. Am Chem. Soc 87, 4970 (1965), IF. Strohmeier.
R. Fleischman, Z tisturforsch. 24B, 1217 (196^),
8. H. В Kagan, T.-P. Dang, 1. Am Chem. Soe. 94, 6429 (1972).
So. E. E. tian Tamelen, R, S. Dewey, R. J Timmons, J. Am. Chem. Soc. 83, 37325
(1961).
8(5 R S. Dewey, E. E. van. Tamelen, J. Am. Chem Soc. 83, 3729 (1961)
* Дополнение редактора
ill
8e, Е. Е. van Tamelen, R, S. Dewey, М F. Lease, IF, Н, Pirkle, J Am. Chem- Soc. 83
4302 (1961).
8г. M Ohno, M. Okamoto, Org Synth. 49, 30 (1969)
8d. IF. DHreHheimer, Justus Liebigs Ann. Chem 721, 240 (J969)
9. E. / Corey, D. L Pasta, W. L. Mock, J. Am Chem Socc 83, 2957 (1961)
IO. E. V?. Garbjsch, Jr„ S M Schilder out, D. B. Patterson, C, Al. Sprecher, Л Am
Chem. Soc 87, 2932 (1965).
11. L G. Traanham, G, R Franzen, G. A. Knesel, D, J. Norihington, Jr, J, Org. Chem.
32, 3285 (1967).
12. A Hassner„ J. Org. Cliem. 33, 2684 (1968).
13. R C, Fahey, C. A. McPherson, J Am. Chem. .Soc 91, 3865 (1969).
14. R C. Fahey, R. A. Smith, J Am. Chem. Soc 86, 5035 (1964).
15. D. J, Pas to, G R. Meyer, S, Kang, J. Am Chem. -Soc 91, 2163 (1969).
16. M. J. 5. Dewar, R. C. Fahey, J. Am Chem Soc 85, 3645 (1963).
17. R. C. Fahey, C. A- McPherson, J. Am. Chem. Soc. 93, 2445 (1971); К В. Becker,
C A. Grob, Synthesis, 789 (1973).
17m G. S. Hammond, 7. D_ Nevitl, J. Am Chem. Soc 76, 4121 (1954); R. C Fahey,
C A. McPherson, 3. Am. Cheffl, Soc. S3.’2445 (1971), К B. Becker, C, A. Grob,
Synthesis, 789 (1973).
176. R. C. Fahey, R, A. Smith. J. Am Chem. Soc. 86. 5035 (1964).
17s. D. J. Pasto, G. R Meyer, B. Lepeska, J. Am. Chem Soc. 96, 1858 (1974).
17г. G, S. Hammond, С. H. Collins, J. Am. Chem. Soc. 82, 4323 (1960).
170, У. Packer R, D Stevens, J. Am. Chem Soc 91, 4205 (1969).
17e.H. Kmart, J. L. Nyce, J. Am Chem Soc. 86, 2601 (1964).
17 ar J, K. Stifle, F. M Sonnenberg, T. H. Rinstle, J. Am Chem Soc 88, 4922 (1966).
17з M. Z S'. Dewar, R C. Fahey, J. Am Chem Soc 85, 3645 (1963).
17a P. K- Freeman, F. A, Raymond, M F Groslic, 3. Org. Chem 32, 24 (1967)
17m K. D. Berlin, R. 0, Ltjerla, D. E. Gibbs, J. P. Devlin, Chem. Common., 1246 (1970).
18, 7. Meinwald, J, Am. Chem. Soc. 77, 1617 (1955).
19. R. D. Morin, A E, Bearse, Ind. Eng Chem. 43, 1596 (1951); D, T. Dalgleish,
D. C, Nonhebel, P. L. pauson, J. Chem. Soc. C, 1174 (1971).
20 P. E. Peterson, R. J. Bopp, D. №. Chevli, E. L. Curran, D, E. Dillard, R. J. Ramat,
J Ara. Chem Soc. 89, 5902 (1967).
21. H- C. Brown, J. H Kawakami, R.-T. Liu, J. Am. Chem. Soc. 92, 5536 (197(1).
22. V. J. Shiner, Jr-, R. D. Fisher, IF. PoW. J. Am. Chem. Soc. 91, 7748 (1969).
23. IF. Kltching, Organomet Chem. Rev. 3, 61 (1968).
24. H. C. Brown, J. H. Kawakami, J, Am Chem. Soc. 95, 8665 (1973).
25, G. A. Olah, P R. Clifford, 3. Am Chem, Soc. 95, 6067 (1973).
26. D. J. Pasto, J, A Gonlarz, J, Am. Chem. Soc. 92, 7480); (1970); IF. L. Waters,
T. G. Traylor, A.. Factor, J Org, Chem. 38, 2306 (1973).
27. H. C. Brown, P J. Geoghegan, H„ J Org. Chem 37, 1937 (1972).
28. F. G, Bordwell, M. A. Douglass, J. Am. Chem. Soc. 88, 993 (1966), F. R. Jensen,
J. J. Miller, S J. Bristol, R. S Becklen, J. Org Chem 37, 4341 (1972).
29. С. I. Hill, G. №. Whitesides, J. Am. Chem. Soc. 96, 870 (1974).
30. D J. Pasto, J .4. Gonlarz, J. Am. Chem Seo. 91, 719 ( 1969); G. A. Gray,
W-R. Jackson, J Am Chem Soc. 91, 6205 (1969).
31. FT C. Brown, P J. Geoghegan, Jr-, J. Org. Chem. 35, 1844 (1970).
31a. H. L. Wehrmelster. D E. Robertson, J Org. Chem 33, 4173 (1968).
31Й. H, C. Brown, W J. Hammer, J, Am. Chem. Soc 89, 1524 (1967).
31$ H, C. Brown, P. J. Geoghegan, lr., G. J. Lynch, J, T, Kurek, J Org, Chem 37, 1941
(1972),
31?. H C Brown, M -H. Rel, J. Am. Chem. Soc. 91, 5646 (1969).
31<3.tf. C Brown, J T. Kurek, J, Am. Chem. Soc 91, 5648 (1969)
32. J. H. Ralston, K. Yates, J. Am Chem Soc 91, 1469, 1477 (1969)
33 G A. Olah, ,f. At. Bollinger, J. Brinlch, J Am Chem Soc. 90, 2587 (1968);
G, A. Olah, P. Schilling, P. IF, IFesterman, H C. Lin, J. Am. Chem. Soc, 96, 3581
(1974)
34. J. Strafing, J, H. Wieringa, H. Wynberg, Chem Commun, 907 (1969).
35. M. L. Poutsma, J. Am.’ Chem Soc. 87, 2161, 2172 (1965).
36. R. C. Fahey, J Am. Chem. Soc. 88, 4681 (1966)- R. C. Fahey, C. Schubert, J Am.
Chem Soc 87, 5172 (1965) .
37. , R. J_ Abraham, J. R, Monasterios, J. Chem Soc PerMn Trans. I, 1446 (1973).
38. M L. Poutsma, J. Am. Chem Soc 87, 4285 (1965).
39. R. О. C. Norman, С. B- Thomas, J. Chem Soc B, 598 (1967).
40. D. R, Dalton, V. P. Dutta, D. C Jones, J, Am Chem Soc, 90, 5498 (1968),
G. O. Ouss, R. Rosenthal. J. Am. Chem Soc 67, 2549 (1955).
41, M. L. Poutsma, J. L, Kartell, J, Am. Chem. Soc. 89, 6595 (1967),
42. P. S. Skell, R. R, Pavlis, J. Am. Chem Soc 86, 2956 (1964); R. L. Ayres, C. J, Mi-
chejda, E. P. Rack, 3, Am Chem. Soc. 93, 1389 (1971).
43. V, L. Hensley, C L, Frye, R. T. Gore, Jr P. S. YFilday, J. Org. Chem. 33, 2342
(1968).
44. At. L. Poutsma, 3. Org., Chem. 31, 4167 (1966).
112
45. V. L. Heasley, S К Taylor, J Org Chem. 34, 2779 (1969)
45a. A. Hassner, R P. Hob!itt, C. Heathcock, I. E. Kropp, Af. Lorbcr, J Am Chem Sac
92, 1326 (1970); A. Hassner, Л1 £. Lorber. C. Heathrock, J Org Chem. 32, 540
(1967).
456. A. Hassner, F. P. Boerwlnkte, A. В Levy, J Am. Chem Soc 92, 4879 (1970).
45s. F. F. Fowler, A. Hassner, L. .4. Levy. 3 Am Chem Soc 89, 2077 (1967).
45г, J, Meinwald, У. C. Meinwald, I, №.. Baker, III, J. Am. Chem. Soc. 86, 4074 (1967);
П. П. Кадзяускас, H. С. Зефиров. Усп. хим. 37, 543 (1968)
455. H. С. Hamann, D. Swern, 3 Ara. Chem. Soc. 90, 6481 (1968).
45e. IP. H. Mueller, P E. Butler, J Am Chem. Soc 90, 2075 (1968); F. A. Thaler, J,
Org. Chem. 34, 871 (1969).
45ж. E. Z Corey, F. A. Caret!, R. A. E, Winter, 3 Am Chem Soc 87, 934 (1965),
D. J. Pettit, G. К Helmkamp, 3 Org. Chem. 29, 2702 (1964).
46. A, Hassner, C. Heathcock, J Org. Chem 30, 1748 (1965).
47. A. Hassner, F. Boerwinkle, J Am Chem Soc. 90, 216 (1968).
48 B. F. Ponder, Г E. Walton, F. J Pollock, 3. Org. Chem. 33, 3957 (1968) .
49. M Ohno -V. Naruse S. Torimitsu. M. Okamoto, Bull Chem. Soc Jpn. 39, 1119
(1966).
50. Л Meinwald, У, C. Meinwald T, N. Baker, III, -J Am Chem, Soc. 86, 4074 (1964);
B. F. Ponder, D R. Walker, J. Org Chem 32, 4136 (1967).
51. К. B. Sharpless, R, F. Lauer, 3 Org- Chem. 39, 429 (1974).
52. H. J. Reich, J. Org Chem 39. 428 (1974).
53. F. D. Langley, Org Synth. 1, 127 (1944) [СОП 1, 139 (1949)].
54. E. J. Corey, J. Am. Chem. Soc. 75, 2301 (1954).
55. E. F. Warnhoff, D. G. Martin. W. S Johnson, Org Synth IV, 162 (1963).
56. E Af. Kosower, W J, Cole, G.-S Fit, D. E. Cardy, G Meisters, J. Org Chem.
28, 630 (1963)' E. M. Kowower, G.-S. Wa, J. Org. Chem 28, 633 (1963).
57 L. C. King, G. K. Ostrum, 3. Org. Chem. 29, 3159 (1964)
58. D P. Bauer, R. S Macomber, 3 Org Chem 40, 1990 (1975)
59. В M. Trost, T. JV‘. Salzmann, J. Am. Chem Sac 95, 6840 (1973) .
60 В. M. Trost, У. Tamara, J Am. Chem Soc. 97, 3528 (1975)
61. К. B. Sharpless, R. F, Lauer, A Y. Teranishi. J. Am Chem Sac 95, 6137 (1973).
62 H. J. Reich, 7. L. Reich, /. M. Renga, J. Am Cham Soc, 95, 5813 (1973)
63. L. M Braun, R. Д. Braun, H, R. Crlssman, M. Opperman, R. M, Adams, J. Org.
Chem. 36, 2388 (1971); C. F. Lane, J Org Chem. 39, 1437 (1974).
63a. G. Zweifel, H. C. Brown, Org- React. 13, 1 (1963).
04. E. F. Knights, H. C, Brown, J, Am. Chem. Sac 90, 5281 (1968); C. G Stouten,
H. C, Brown, J. Org. Chem. 38, 4092 (1973).
65 D. J. Pasto, B. Lepeska, T.-C;Cheng., J. Am. Chem Soc. 94, 6083 (1972); P, R. To-
nes, 3. Org. Chem. 37, 1886 (1972).
65a. H. C, Brown, G. Zwelfel, 3 Am. Chem. Sac. 83, 2544 (1961).
?j5o. R Dulou, У. Chretien-Bessiere, Bull. Soc. Chini. Fr, 1362 (1959).
66 H. C. Brown, M. M. Midland, G. W. Kabdlka, J. Am. Chem. -Soc 93, 1024 (1971).
67 fl- C. Brown, С. P. Garg, J. Am Chem Soc. 83, 2951 (1961).
68 M. F. Rathke, N. Inoue, к R. Varma, H. C Brown, 3. Am, Chem Soc. 88, 2870
(1966).
49 H. C. Brown, Л4 M Midland, A В Levy, J. Am Chem Soc, 95, 2394 (1973).
7(1 H C. Brown, M. F. Rathke, M. M Roglc, 3. Am. Chem Soc. 90, 5038 (1968).
71 H C. Brown, C. F. Lane, 3, Am. Chem Sac. 92, 6660 (1970).
*2 H. C. Brown, С. H. Sntrder, J. Am. Chem. Soc. 83, 1002 (1961).
"г. H. C. Brown, M. F. Rathke. J Am Chem Soc. 89, 2737 (1967).
"4 H C. Brown. M, F Rathke, J. Am Chem. Soc 89, 2738 (1967).
"S Al, F. Rathke, H. C Brown, J. Am Chem Soc 89, 2740 (1967).
“t H C Brown, E Negishi, J Am. Chem Soe, 89, 5285 (1957),
r~ H C. Brown, E. F. Knights, R A. Coleman, J. Am Chem. Soc 91, 2144 (1969);
H C. Brown, R.. A. Coleman, J Am Chem Soe 91, 4606 (1969); H. C. Brown,
E F. Knights, C. G. Scouten, 3 Am. Chem. Soc 96, 7765 (1974)
** j 4 Suzuki, .4. Arose, H. Matsumoto, ,M. Itoh, H. C Brown, M. M. Rogie, M. F. Rat-
hke, 3. Am. Chem. Sac, 89, 5708 (1967).
"7 H C. Brown, Л1 F, Rathke, G. F. Kabalka, M M.. Rog(c,4J. Am. Chem. -Soc. 90,
1166 (1968).
H. C. Brown, M. M. Rogic, M F, Rathke. G F, Kabalka, 3 Am. chem. Soc 89,
5709 (1967)
H C Brown, G F. Kabatka, J Am Cltem. Soc 92; 714 (1970).
~"3 E. Negishi, H C Brown, 3 Am Chem. Soc. 95, 6757 11973).
*« G F Kabalka, Я. C. Brown, A. Suzuki, S. Honma, A, Arose, M. Hob, J Am Chem.
Sac. 92, 710 (1970).
“r- H, C. Brown. ,M. M Rogic, M F. Rathke, G F. Kabalka, J. Am. Chem, Soc, 91,
2151 (1969).
£ .Vcgisfti, H C Brown, J. Am Chem -Soc. 95, 6757 (1973).
C Brown, Л1 Л1 /?,?££. M F. Raliike, G F. Kebulka, 3 Am Chem. Sac. 90,
11968).
1 13
81(7 Н С. Brown, М. М Rogic, J. Am Chem Soc. 91, 2145 (19691,
8 Id H. C Brown, H. Namfyu, Л1. M. Rogic, J. Am. Chem Soc, 91, 6855 (1369).
81й H. C. Brown, Al. Rogic, H. Nambu, M. IF.. Rathke, J, Am. Chem. Soc, 91, 214
81? HC ' Brown H N ambit M M. Rogic, J. Am Chem, Soc. 91, 6853 <1969).
81B.H C Brown FL Mamba, M M. Rogic, J Am. Chem Soc 91, 6855 (1969).
81е Л Hooz, S Linke, J Am Chem. Soc 90, 5936 (1968),
81Ж. A Hoot-, S. Lmke, J Am. Chem, Soc, 90, 6891 (1968)
82 H. C Brown, M. M. Rogii, Л1. IF. Rathke, G. IF. Kabalka, J. Am Chem. Soc, 91
2151 (1969). „„ , -
83, /(. C. Brown, -И M. Midland. A. B. Levy, J, Am Chem Soc 94, 3662 (1972).
84. Л Hooz J, N Brldson, J. G. Calzada, H, C. Brown, M. M Midland, A. B. Levi
J. Org. Chem. 38, 2574 (1973).
85 H, C. Brown, P. Heim, N. M. Yoon, J, Am Chem. Soc 92, 1637 (1970).
86. K. Griesbaum, IF Maegele, G. G. Wanless, J. Am Chem. Soc. 87, 3151 (1965)
87. T. Okayama, К Izawa, T. Poena, J. ta. Client Sqc 95, 6749 (1973).
88. T. L. Jacobs, R. N. Johnson. J. Am Chem Soc. 82, 6397 (I960).
89 IF L, Waters, E F. Riefer J. Am Chem. Soc. 89, 6261 (19671-
90, K. Yates, G. H. Schmid, T. W. Regulski, D G. Garrali, H.-W. Leung, R McDonald
J., Ara. Chem Soc. 95, 160 (1973).
91 P E Peterson J, E. Duddey, J. Am, Chem Soc. 88, 4990 (1966).
92. R. C. Fahey, D~J Lee, J. Am. Chem Soc. 90, 2124 (1968).
93. G. F, Hetinion, C J Pdfar, J Am. Chem Soc. 72, 5317 11950)
93a ft. /. Thomas, К N. Campbell, G F. Hennion, J. Am Chem Soc. 60, 718 (1938)
936-ft, ft*. Bott, C Eaborn, D R. Al. Walion. J. Chem. Soc., 384 (1965').,
93b. D. S. Noyce, Al. A. MnfeskK P. £- Peterson, J Am. Chem. Sec. 89, 6225 (196()
93,’ G. N. Stacy R A. Mikulec, Org Synth. IV, 13 (1963).
93^ D Caine. F. N. Taller, J. Org Chem. 38, 3663 (1973),
94 H. Lindlar, R. Dubius, Org. Synth. 46, 89 (1966).
95. Й. J. Cram, M. L. Allinger, J Am. Chem Soc. 78, 2518 (1956).
95a ft'. Himel, J. D Surmatis, J. Weber, G. 0. Chase, N, IF. Sax, A. Gjner, J Org Chem
22, 1611 (1957)
956 A. Padwa, L, Bradsky, S. Clough, J Am Chem Soc. 94, 6767 (1972).
953 A L. Fienne, К ft'. Greenlee, J Am. Chem Soc, 65, 2020 (1943).
95; ft. E. A. Dear, F. L. M. Pattison, J Am Chem Soc. 85, 622 (1963).
953.W. A, Dobson, R. A. Raphael, J. Chem Soc , 3553 (1955),
9бя Л4, Freijelder, Practical Catalytic Hydrogenation, Wiley-Inierscience New York NV
1971, pp. 84—110.
966. ft. £.. AugwsA'ne, Catalytic Hydrogenation, Marcel Едккег, New York, NY 1965
97. H. O. House, E. F. Kinloch, J Org Chem. 39, 747 (1974).
98 . J. D. Chanley, H. Sobotka, J. Am. Chem. Soc. 71, 4140 (1949); E, F. Magoon
L FL Slaugh, Tetrahedron 23, 4509 (1967).
99 M. L, Poutsma, J L. Kartch, Tetrahedron 22, 2167 (1966).
100 , A. T. Morse, L. C Leitch, Can. J Chern 33, 6 (1955).
101 . J. A. Pincock. K. Yates. J Am. Chem. Soc. 90, 5'643 (1968) .
102 J. A. Pincock, K. Yates, Can J Chem 48, 3332 (1970).
103 . G. Zweifel, R P. Fischer, J. T. Show, С. C. Whitney, J Am Chem. Soc. 93, 6309
(1971).
104 H, C. Brown, T. Hamaoka, N. Ravldran, J. Am Chem Soc 95, 6456 (1973)..
105 . H C Brown, S. K. Gupta, J. Am. Chem. Soc. 94, 4370 (1972)
106 G. ZweifeL, С C Whitney, j. Ara Chem Soc 89, 2753 (1967).
107 . G. ZnieifN. ft. B. Steele, J Am Chem Soc. 89, 2754 (1967).
108 G. Zweifel, R В Steele, J Am Chem. Soe 89. 5085 (1967).
108n. E. J Corey, H A. Kirst, J. Д. Katzeneitenbogen, J. Am Chem. Soc 92, 6314 (1970).
.1086 G Zweifel, R B. Steele, Tetrahedron Lett, 6021 (1966).
108n G. Zwelfel, J. T„ Snow, "C. C Whitney. J Am Chem.' Soc, 90, 7139 (1968).
108г К. F. Bernady, M. J. Weiss, Tetrahedron Lett 4083 (1972).
ЗАДАЧИ
(Литература к .задачам, приведена на с, 434}
— 3,1. Предскажите направление присоединения и Строение продукта в каждой из еле-
дующих реакций-
(а) (СНа)2С=СН2 + P11SC1
(5) СЩСН20—С=СН
(в) (СНа)3ССН=СНСН3
/СН3 BrN,
(й)
СН3
1, ВзНв
2, Н^Од
(<0
--------►
ДМСО — Н2О
И4
3:2, Объясните, почему при каталитическом гидрировании Л9 окта ли на основным про-'
дуктом является траке-дек алии
— 3.3, а) Предскажите стереохимию каталитического гидрирования приведенного ниже
соединения;
СНгОН
б) Предскажите стереохимию восстановления соединен ня (П при использовании
гомогенного катализатора гидрирования трис(трифеш1лфосфий)родийхлорида.
— 3.4. Если гидрирование гекссна-1 над платиновым катализатором остановить после
того, как реакция пройдет на 95%, большая часть псирореапфовавшего алкена бу-
дет представлять собой смесь цис- и тра«с-гексецов-2. Объясните это наблюдение,
— 3.5. При бромировании 4-грег-бутилциклогексена в метаноле образуется смесь двух
соединений в соотношении 45:55, причем оба продукта имеют состав C,iH?|BrO Пред-
скажите структуру и стереохимию этих продуктов. Каким образом можно подтвердить
Ваши предсказания? ,
— 3.6. Предложите стереосслективный синтез каждого из изомерных эпоксидов, полу-
ченных из приведенного ниже стероидного олефина;
— 3.7. Исходя из алкена RCH = СН», покажите, как можно использовать промежуточ-
ные борорганические соединения в каждом из следующих синтетических превращений:
О
ч
ад RCH=CH3 —> ЯСН2СН2СН2СР11
(?) RCH=CHS —> RCH2CHsCH=O
сн3 о
ад rch=ch2 —► rch2ch2chgh2gch3
П5
RCH2CH2. rHj
(г) RCH=CH2 —► /С=Сч
н/ \н
о
[|
(Л rch=ch2 —► rch2ch2cch2ch2r
(е) RGH=GH2 —> RCHiCHiCHtCOOCiHs
— 3.8. При превращении триалкил боратов в триалкнлкарбино.ты в качестве одного г
углеродных фрагментов кроме оксида углерода можно использовать цианид натр,
или хл орд ифтор метан. В первом случае боран обрабатывают цранидом натрия, а под
ченный аддукт — ангидридом трифторуксусной кисло'ы. В реакции е мордйфтормет,-.
ном используется другой реагент — грет-алко го лят калия. При окислении пероксиде,
водорода образуется карбинол. Предложите механизм для каждого случая,
— 3.9, При гидроборировании — окислении в качестве основного продукта образует:-
вещество (3), если стадия гидроборирования проходит очень быстро (7 с); если гидр
борирование проводить в течение значительно большего периода времени (2 ч), то :
качестве основного продукта образуется соединение (4). Объясните.
ОН
I
ePhCH=CHOC2Hs PhCHCH2OCsH5 PhCH2CH2OH
2 3 4
-ЗЛО, При оксимеркурировании 4-грет-бутилциклогексена с последующим восстанови
иием борогидридом натрия образуются фце- и т;мнс-4-тр<?т-бути.№логексаиолы при-
близительно в равных количествах. 1 - Мети л-4-гргт-бутил циклогексен в аналогичных ус-
ловиях дает только 4ис-4-трет-бутилЛ-метйлцикЛОгексанол, Сформулируйте мехашгэц
реакций охенмеркурирования — восстановления, который соответствует этим стерео»
химическим результатам,
— 3,11. Предскажите основной продукт в реакции оксимеркурировании—восстанови-
тельного де мер курирования пентадиена-1,3,
— 3,12. Предложите последовательность реакций дм проведения каждого из следую-
щих превращений;
О СООС2Н5 (а) СX / “ (б) jf 1J -— СН3 О 11 (в) СНЭССН2СН2СН=С(СН3), н3сч н3с /С=СН2 (a) j —* | СН—СН2 СНз < О г, г О—/ / „лф CH.J —> °=хР>—СЫ(СН3)2 /С=СН2 \—CHjCHjOH -нэ
116
— 3,13. Каждое из следующих соединений в указанных условиях дает продукт при-
соединения иной, чем образующийся при простом присоединении го- с у иприте, пн, катапи-
зуемом кислотой. Предложите возможные структуры на основании механизма реакций.
BF.j
——------
CHjCOOH
— 3.14. а)' Относительные скорости присоединения хлористого водорода к транс ] -фе-
нил бутадиену-1,3, quc-i-феяилбута диену-1,3 и 1-фенялбутадиену-1,2, составляют соот-
ветственно 63:1,0:12. Во всех случаях образуется гранс-3-хлор-1-фенилбутец-1. Обсу-
дите наблюдаемые факты
б) Гидратация ундении-й-она-2 сульфатом ртути и серной кислотой в метаноле
региоселектнвиа, образуется ундека нднон-2,5 с выходом 85%, Объясните высокую се-
лективность.
— 3.15, Одним из методов получения информации об интермедиатах каталитического
гидрирования является исследование направления введения дейтерия, когда насыщен-
ный углеводород распределяют на поверхности катализатора, насыщенной дейтерием.
Нитке приведены первоначальные продукты некоторых таких реакций частичного об-
мена. (Длительная выдержка обычно приводит к более беспорядочному распределению
дейтерия.) Обсудите эти реакции и покажите, какую информацию можно получить об
адсорбированных интермедиатах в реакциях гидрирования.
СНЭ
I
СН-—С—ch2d
I
СНз
СПз
Н3С D
I I
СН,—С—С—С Da
I I
Н3С CDs
— 3,16. При реакциях трналкилборанов с а-я.иазокетопзми или еедидзоэфирами в D2O
образуется нонодейтерированный продукт. Предложите подробный механизм для объ-
яснения этого факта.
О DO
|| I II
R3B + N2CH—CR' -----> RCH—CR'
117
— 3.17. Укажите условия проведения следующих превращений:
(я) CHsCHjCseCCHsCH,
СНз
(б) СН3СН=СНСН3 - > СН3СН5СНСНгСНгСН=О
О Ph I
II I I
(в) РЬСН^СНСНз —> СНзОСМНСН—СНСНа
(г) СН3(<2нг)гС^СН —
СИа(СНг)з\
н/
— 3.18, Бромирование винил циклопропана идет по крайней мере и 300 раз быстрее,
чем бромирование гексена-1, Напротив, скорости реакций этих двух алкенов с арил,
сулъфенилгалотенкдом близки (вижл цикло пропан реагирует в 2 раза быстрее). Как
Вы можете объяснить это различие? Что можно сказать о структуре продуктов, исходя
из скоростей реакции?
ГЛАВА 4
A W 41 ф f f W f f +
ВОССТАНОВЛЕНИЕ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ
И ДРУГИХ ФУНКЦИЙ
4.1. РЕАГЕНТЫ-ПЕРЕНОСЧИКИ ГИДРИД-ИОНОВ
В большинстве современных методов восстановления карбонильной
и других функциональных групп используют реагенты, способные к пе-
реносу гидрид-ионов от атомов III группы периодической системы. Мно-
гие реагенты этого типа обеспечивают значительную селективность и
стереохимический контроль реакций. Наиболее известными реагентами
являются борогидрид натрия и ал гомогидрид лития. Вороги др ид натрия
относится к мягким реагентам, он легко восстанавливает только альде-
гиды и кетоны. Алюмогидрид лития — один из наиболее активных пере-
носчиков гидрид-ионов, он легко восстанавливает кетоны, сложные
эфиры, кислоты и даже амиды. Реакционные способности этих реагентов
и ряда других восстановителей такого тина приведены в табл. 4 1.
Предполагается, что все комплексные гидриды элементов III груп-
пы периодической системы осуществляют восстановление по очень сход-
ному механизму. Он включает перенос гидрид-иопа, сопровождающийся
координацией с атомом металлоида;
Так как в общем случае каждый
деленных условиях подвергаться
из атомов водорода может при опре-
гидридному переносу, то в ходе вос-
ТАБЛИЦА 4.1. РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ
РЕАГЕНТОВ-ПЕРЕНОСЧИКОВ ГИДРИД-ИОНОВ
Реагент Обычные продукты реакции * Лите* ратура
хлор* □ ангидри- дов кислот альде- гидов кетонов сложных эфиров кислот амр1Дов
ПйГЧН+ ** 1;А:Н4 ** Спирт Спирт Спирт Спирт Спирт ,Спирт HP Спирт Спирт HP Амин —
_ ...V 1,ОВи-грег)зН Альде- гид Спирт Спирт Очень медленно — Альде- гид [Га]
А. А Спирт Спирт Спирт Спирт Спирт Амин Ц5]
— Спирт Спирт HP Спирт Амин Ци]
"S3)2CHCH(CH3)]2BH HP Спирт Спирт НР *** HP Альде - гнд Це]
~На)2СНСН»]гА1Н — Спирт Спирт Альде- гид Альде- гид [13]
* ПР —не реагирует
** См Слисок общей литературы в конце этой главы.
=•• Лактоны превращаются в лактолы, си 116|.
119
становления реально функционируют несколько различных гидридных
доноров:
"BH* + R2CO —* r2chobh3
RSCHOBH3 + RjCO > (R2CHO)2BH2
(R2CHO)2BH2+R2CO - > (R2CHO)2BH
(R2CHO)3BH+R2CO —> (R2CHO)4B
Это несколько усложняет интерпретацию кинетики и стереохимии реак-
ций, но отнюдь не умаляет препаративных достоинств этих восстано-
вителей [1], При гидролизе алкоксиборанов выделяются образующиеся
в реакции спирты. Это происходит либо в ходе реакции, либо при об-
работке реакционной смеси:
(R2CHO)4B'-(-H2O R2CHOH+ В(ОН)з
Восстановление производных карбоновых кислот гидридами, на-
пример превращение эфиров в спирты, включает помимо гидридного
переноса стадию элиминирования:
О ,J1H3 <^АШ3 О _ _
RG >Н —► иен —RCH + ROA1H3
If /I .
OR rOR
RC Н —^RCH^O-AlHjOR^RCHjOH
н
В случае амидов селективно образуются амины
О > А1Н3 Сг>—Л1Н3 R И
RC Н R^H —>- \Z 4- HOAJHs
I -’-I H
NHa <NhE NH
R
C vH —► RCH2NA1H2OH^*-RCH,NH,
Il ^~l I
HN i “А1НгОН й
так как азотсодержащий фрагмент является худшей уходящей группой
по сравнению с кислородсодержащим Восстановление амидов является
важным методом синтеза аминов [2, 3]:
LTAII-Ц
(88%)
Восстановление карбонильной группы кетонов и альдегидов гидрид-
ными реагентами до группы СН2 осуществляется только тогда, когда
структурные особенности молекулы способствуют элиминированию ато-
ма кислорода из первоначально образующегося карбинола. Иногда это
происходит в случае ароматических карбонильных соединений, если
кольцо содержит сильную электронодонорную группу. Это явление
120
„Сычно наблюдается при восстановлении карбонильных соединений —
триизводных обогащенных электронами гетероциклических систем, на-
- ример пиррольной [4]:
Одним из наиболее трудно осуществимых вариантов селективного
зосстановлепия является превращение производных карбоновых кислот
альдегиды без дальнейшего восстановления до спиртов. Такая селек-
- леность достигается несколькими способами. Один из них заключается
замещении нескольких гидридных атомов объемистыми группами; из-
менение реакционной способности при этом достигается за счет про-
। ранствеппых факторов. Примером подобного подхода может служить
:пользование три-тдет-бутоксиалюмогидрида лития [6], Этот реагент
лучают обработкой L1AIH4 нужным количеством трет-бутилового
: -нрта. Из табл. 4.1 видно, что три-трет-бутоксиалюмогидрид лития прн-
- дсп для восстановления хлор ан гидридов кислот до альдегидов без
г»четного дальнейшего восстановлении до спиртов. Получены и другие
- щлкоксиалюмогидриды па основе менее пространственно затруднен-
ных спиртов; изучена их реакционная способность [7]. Во многих слу-
-аях подобные реагенты по селективности превосходят простые гид-
; ды.
Уникальной растворимостью и реакционной способностью обладают
продукты взаимодействия некоторых спиртов, содержащих н другие
функциональные группы, с алюмогидридом лития [8]. Например, бис-
!.2-метоксиэтокси)алюмогидрид натрия („Redal") растворим в бензоле
гаже при —70 °C. Этим реагентом можно восстанавливать сложные
_фпры до альдегидов:
(СВДзССООСНз + (CHjOCHiCHiOJjAHIi -> (СН3)зССН=О
Лактоны восстанавливаются до циклических полуацеталей (лактолов).
Другое решение проблемы восстановления производных кислот до
альдегидов заключается во введении групп, предотвращающих элими-
нирование воды из частично восстановленного интермедиата. Такое
влияние оказывает, например, азиридиновое кольцо за счет /-напряже-
-пя, возникающего при элиминировании [9]. Частично восстановленный
промежуточный карбинола мин устойчив к дальнейшему восстановлению
г при последующем гидролизе образует альдегиды:
+ LiAiHi
|н*. н2о
Г НН-^1
2, LtA|H4
--------->-
3,
RCHO
(63%)
{См.. ПОД
121
Ацильные производные некоторых ароматических азотсодержащих гете-
роциклов также восстанавливаются только до альдегидов. Здесь элими-
нирование невыгодно, так как свободная пара электронов азота делока-
лизована в ароматической л-системе и не может эффективно содейство-
вать отщеплению атома кислорода [И]:
КСНСР
Восстановление нитрилов триэтоксиалюмоглдридом исследовалось
в качестве метода синтеза альдегидов; они обычно получаются с хоро-
шими выходами [12]. В другой методике в качестве исходных веществ
используют N.N-диметиламиды, а в качестве восстановителя — триэто-
ксиалюмогидрнд (или диэтоксиалюмбгидрид) [13]. Успех обеих мето-
дик зависит от стабильности интермедиата, образующегося на первой
стадии, к дальнейшему восстановлению. При последующем гидролиз'е
выделяют альдегид:
н5о. н+
RC=N + (EtOhAlH —> RCH=N—Al(OEt)» -——* RCH=o
О О—Al(OEt)s
II - I
RCN(CH3)s+(EtO)3AiH —> RCH—N(CH3)2
h5o, H*
RCH=O
Диал кил бораны и диалкил а люмогидр иды полезны также в тех слу-
чаях, когда необходимо провести парциальное восстановление сложных
эфиров или амидов. Интермедиаты, образующиеся на первой стадии
гидридного переноса, стабилизованы в условиях восстановления; после-
дующий гидролиз приводит к карбонильным соединениям. В частности,
диизобутилалюмогидрид успешно используют для восстановления эфи-
ров до альдегидов [14, 15], лактонов до лактолов [16] и для восста-
новительного расщепления амидов кислот [17].
СНаСООСНз
NH
1, (азоВ|ЛгАШ
И. PhCOCi
СН2СН=О
NCOPh
{См, [14}}
(70%)
Препаративное применение нашло также парциальное восстановле-
ние нитрилов диизо бутил алюмогид ридом до иминов, которые затем гид-
ролизуют [18, 19]:
I. (изо Bu)2AiH
СН3СН=СН(СН2)3С=N -------------> СН3СН=СН(СН2)3СНО {См. [1811
2. Н+, Н3О
(асы
Цианоборогидрид натрия [20] по свойствам близок к борогидриду
натрия, но значительно меггее реакционноспособен по отношению к кар-
бонильной группе при нейтральных значениях pH. Его используют для
восстановления до аминов систем со связью C = N. Реакция быстро про-
текает при тех значениях pH, когда фрагмент C = N протонирован. При
122
pH 6—7 NaBHgCN практически не реагирует с карбонильными соеди-
нениями, но легко восстанавливает протонированные имины. Это позво-
ляет синтезировать амины из карбонильных соединений без выделения
промежуточных иминов, В системе устанавливается равновесие между
карбонильным соединением и аммиаком или алкиламином с одной сто-
роны, и имином — с другой. Так как имин селективно восстанавливается
ио мере его образования, эта реакция приводит к получению замещен-
ных аминов с хорошими выходами [21]:
R2C=O+R'NHa R2C=NR'
R1C=NR' + H+ =ё=Ь R2C=NHR'
R2C=NHR' + BHaCN —* RjCHNHR'
Сам диборан также находит некоторое применение как восстанови-
тель. Пожалуй, наиболее полезной оказалась его способность селективно
восстанавливать карбоновые кислоты до первичных спиртов в мягких
условиях [22]. Диборан гораздо менее реакционноспособен по отноше-
нию к некоторым другим функциональным группам, которые атакуются
ионными гидридными восстановителями или гидрируются каталитически
в условиях, необходимых для восстановления карбоксильной группы.
Например, сложноэфирная. нитро- и цианогруплы восстанавливаются
диборапом гораздо медленнее, чем карбоксильная группа. Диборан спо-
собен также восстанавливать амиды. Третичные и вторичные амиды
восстанавливаются с его помощью довольно легко, первичные амиды
реагируют медленно [23], Исчерпывающее восстановление амидов алю-
могидридом лития требует жестких условий. Поэтому селективное вос-
становление амидной группы в присутствии таких функциональных
групп, как сложноэфирная и нитрогруппы. лучше проводить с помощью
диборана.
Другим важным аспектом реакционной способности гидридных вос-
станавливающих агентов является их стереоселективность. Стереохимия
восстановления гидридами наиболее детально исследовалась на про-
изводных циклогексанона. Одни реагенты данного типа при восстанов-
лении циклогексанонов дают в основном аксиальные спирты, тогда как
другие приводят преимущественно к экваториальным спиртам. Было по-
казано, что образование аксиальных спиртов наиболее вероятно, если
используют пространственно затрудненные переносчики гидрид-ионов.
В общем случае считают, что это происходит за счет большей доступ-
ности экваториального направления для атаки гидрид-иолом, которое
и оказывается предпочтительным для объемистых реагентов. Для опи-
сания такого поведения был предложен термин стерический контроль
подхода [24], "
невыгода^
проект)
{основной продуктj
123
При использовании менее пространственно затрудненных гидридных
доноров, в частности борогидрида натрия и алюмогидрида лития, цикло-
гексаноны превращаются преимущественно в экваториальные спирты;
факторы, приводящие к такому результату, гораздо менее ясны. Ко-
нечно, более стабильными из двух возможных изомеров являются эква-
ториальные спирты. Стереохимия гидридного восстановления опреде-
ляется кинетическим контролем; предполагали, что относительно боль-
шая стабильность экваториальных спиртов может найти отражение в
энергии переходного состояния и стать доминирующим фактором при
отсутствии серьезных пространственных препятствий. Для такого объяс-
нения стереохимии реакции был введен термин контроль образующимся
продуктом. Это вызвало ряд возражений, преимущественно основанных
па принципе Хэммонда. Обычно реакции восстановления гидридами эк-
зотермичны и характеризуются низкими энергиями активации. Переход-
ное состояние должно быть похоже на исходный кетон и только в незна-
чительной мере может отражать структурные особенности продукта ре-
акции; учитывая это, трудно попять, как стабильность продуктов реак-
ции может определять их соотношение.
Более современное объяснение предпочтительности образования эк-
ваториальных спиртов в случаях, не осложненных пространственными
затруднениями, основано на анализе торсионного напряжения, возни-
кающего в двух переходных состояниях [25]. Иная точка зрения на за-
трудняющие электронные факторы высказана в работе [26]. Предпо-
чтительное образование экваториального спирта объясняется торсион-
ным напряжением, которое развивается в переходном состоянии, веду-
щем к аксиальному спирту.
Р
П переходном состоянии (1) торсионное напряжение возникает при прохождении
иист-р.,,! ;<i щрез заслоненную конформацию, в переходном состояния (2) кислород уда-
лен от зш нормальных атомов водорода, торсионное, напряжение отсутствует.
В табл 4 2 проводится сравнение стерического хода восстановления
нескольких кетонов гидридами по мере увеличения объема последних.
Таблица иллюстрирует тенденцию к увеличению роли стерического кон-
троля подхода по мере увеличения степени замещения как в гидридиом
реагенте, так и в молекуле кетона. Поэтому для синтеза аксиальных
циклогексанонов рекомендуется применять пространственно затруднен-
ные гидрпдные восстановители.
Если кетоны пространственно затруднены, как, например, в системе
бицикло[2 2 1] гептанона-2, пространственные факторы определяют сте-
реохимию восстановления даже при использовании таких небольших по
124
I ЛЬ IIИ ЦА 1 !к (1 14’VOX И МИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ Г ИДГИ ДА МН
!'• нск..117'|coli?-M эс^бо сговоренных случаев* данные взяты из работы [27L Данные для многих других циклических кетонов и восстанавливающих реагентов приоел.еиы
fi р.чСоте
Доля спирта (о %), предпочтительно образующегося при стсряческом контроле
подхода из кетона
В осст з и а влив а ющий реагент ,Г-А ^^-сна си, н3су ™3 h н3с,сна
аксиальный i спирт аксиальный спирт аксиальный спирт «нЗо-спирт 3XS0-CI1 п рт
NaBl 14 20 [266] 25 [26в] 58 [26в] 86 [26г] 86 [26г]
1ЛА1НЧ 8 24 83 89 92
1.1А1(ОМе)*Н 9 69 98 99
иА1(ОВи-гргг)аН 9 [265] 36 [26е] 95 94 [26е] 94 [26е]
1(СН8)2СНСН(СНв)]аВН 37 94 — 94 100
54 94 99 99 99
eft - [CHECHaCH(CHs)]3BH 1Л+ 93 [29] 98 [29] 99,8 [29] 99,6 [29] 99,6 [29]
объему гидридных реагентов, как борогпдрид натрия и алюмогидри;
лития.
Наибольшей селективностью обладают те гидридные восстанавли-
вающие. агенты, которые содержат несколько объемистых алкильных
заместителей. Эти реагенты могут быть получены из органоборанов или
а л юм и ний алкилов. Например [27], циклический боран (3) реагирует
с гидридом лития с образованием трпалкилборогидрвда(4);
j з ч 4
Этот реагент-переносчик гидрид-ионов характеризуется очень вы-
сокой стереоселективностью. Кори с сотрудниками [28] обнаружили
превосходную стереоселективность и при восстановлении кетонов с по-
мощью сильно пространственно затрудненного триалкцлборогидрида (5),
- Н '!
Н*с, I. ,
Максимальной известной до настоящего времени стереоселектив-
ностью обладает, по-видимому, трис(нгор-бутнл)борогидрид лития [29]
(торговое название — селектрид). Этот реагент настолько объемист, что
даже 4-алкилциклогекс аноны восстанавливаются за счет экваториаль-
ного подхода гидрид-иона с образованием аксиальных спиртов.
Стереохимия восстановления ациклических кетонов может быть
предсказана на основании анализа пространственных факторов. Асим-
метрический атом углерода, соседний с карбонильным центром, под-
вергающимся восстановлению, может контролировать направление под-
хода восстановителя [30] (цифрой 1 обозначено основное направление
подхода, цифрой 2 — менее значимое).
он
'Y't'r Ph
н' ^]'* CHS
н
( 2Б %)
Для предсказания стерического хода реакции на основе простран-
ственных эффектов предполагают, что наиболее предпочтительна та
Ш
конформдция, в которой карбонильная группа ориентирована между
наименьшей и средней по размеру группами, связанными с а-углерод-
ным атомом. В этой конформации присоединение гидрида происходит
с. наименее пространственно затрудненной стороны, что позволяет пра-
вильно предсказать конфигурацию продукта восстановления. Причиной
предпочтительности такой конформации является то, что карбонильный
кислород в ней находится в наименее пространственно затрудненном ок-
ружении. Хотя это не обязательно наиболее стабильная конформация
кетона в основном состоянии, в переходном состоянии реакций гидрид-
ното восстановления к карбонильному кислороду присоединяются до-
вольно большие алюминий- или борсодержзщие группы, что сильно уве-
личивает его пространственные требования.
Пространственное влияние на стереохимический ход восстановле-
ния могут оказывать также и группы, более удаленные от центра, под-
вергающегося восстановлению. Эти пространственные эффекты увели-
чиваются при использовании объемистых восстановителей. Например,
при восстановлении боковой цепи промежуточного продукта в синтезе
простагландинов с помощью очень объемистого триалкилборогидри-
да (5) удалось достичь существенного (4,5:1) преобладания изомера (7)
но сравнению с изомером (8) [28];
Восстановление гидридами сс.р-непасыщенных карбонильных со-
единений может происходить по одному из двух направлений. Если пер-
воначально восстанавливается карбонильная группа, то образуются ал-
лильные спирты и дальнейшее восстановление обычно не идет, так как
несопряженная двойная углерод-углеродная связь инертна по отноше-
нию к нуклеофильным частицам. Если же первоначально атакуется
двойная связь, то получается енолят. При использовании протонных рас-
творителей это приводит к карбонильному соединению, которое в свою
очередь может восстапавлнваться, образуя в конечном счете насыщен-
ный спирт;
О О“ ОН
И I н+ |
R2C=CHCR'+[Н‘] — > R2C=CHCHR' ------* R2C—CHCIIR'
(1:2-вос став а в. те н е)
О О“ о
II I Н+ il
RiC^HCR' + IIT] R*CH—CH-=CR' —> RjCHCIIjCR'
О 0“ он
L , In* |
RSCHCH3CR' + [H-] - > R2CHCH2CHR' -----> R2CHCH2CHR'
Й.Ъвосета нов л=1Ые, приводящее к насыщенный спирта»)
127
По этой причине при восстановлении сопряженных ненасыщенных
кетонов NaBH4 или LiA]H4 довольно часто обнаруживают и насыщен-
ные, и ненасыщенные спирты [31]. Выход насыщенного спирта обычно
выше при использовании борогидрида натрия, а не алюмогидрида лития.
Для восстановления енонов до аллильных спиртов рекомендуют
диизобутилалюмогидрид, так как при использовании этого реагента не
наблюдалось восстановления соседней двойной связи [32]. Если же же-
лательно провести восстановление двойной связи без затрагивания кар-
бонильной группы, то эго обычно осуществляют с. помощью каталитиче-
ского гидрирования. Реагент, приготовленный из гидрида меди и алкил-
литиевых соединений, также селективно восстанавливает двойную угле-
род-углеродпую связь [33].
Хотя восстановление обычных карбонильных соединений и произ-
водных карбоновых кислот представляет собой наиболее широкую об-
ласть пр именем ня комплексных гидридов металлов, есть и некоторые
другие примеры, достаточно полезные в синтетическом плане и заслу-
живающие обсуждения. Некоторые из пих приведены на схеме 4.L
СХЕМА 4 1. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДРУГИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП
КОМПЛЕКСНЫМИ ГИДРИДАМИ МЕТАЛЛОВ
3-А. лксксициклогексеаоны
Эпоксиды
Г ал огенид ы
С1
| швн4
(3) [33s] СН»(СН2)5СНСН3 м » CH3(CHs)eCH3 <67%>
NsBHgCN
(4) {33г] СН$(СН2)8СНа1 > СН3(СН2)аСНз
1 1¥1Ч<* Ал
Вг
128
Восстановление эфиров енольных форм р-дикарбоилльных соедине-
ний с помощью Li АП 1ц с последующим гидролизом приводит к образо-
ванию аф-ненасыщенных кетонов [34]. Восстановление протекает
только до стадии аллильного спирта, но его последующая обработка
кислотой вызывает гидролиз енола и дегидратацию;
Эпоксиды под действием Li Al FL превращаются в спирты. Реакция
осуществляется за Счет нуклеофильной атаки, идущей предпочтительно
по наименее пространственно затрудненному атому углерода эпоксид-
ной группы:
Ph—НС CHj-FLiAlH, —> PhCHCHa
\ / I
о он
Эпоксиды циклогексенов восстанавливаются через переходные состоя-
ния с днаксиальным раскрытием эпоксидного цикла [35]:
. >' .. J
--------Я Li.-ЩЦ / .....
(СН,)3С.,/-...
О он
Триэтилборогидрид лития является прекрасным реагентом для восста-
новления эпоксидов, которые относительно мало реакционноспособны
пли склонны к перегруппировкам [36].
Комплексные гидриды металлов могут осуществлять замещение-
атомов галогенов или сульфонатных групп в условиях, предпочтитель-
ных для протекания реакции по 5>2-меха низ му. Найдено, что борогнд-
рнд натрия в таких растворителях, как дцметнлеульфоксид или сульфо-
лан, усиливающих его нуклеофильную активность, восстанавливает га-
логениды и сульфонаты до соответствующих углеводородов [37]. Алю-
чогидрид лития также может служить эффективным восстановителем
...ля сульфонатов. Сульфонирование спиртов с последующим восстанов-
. епием алюмогидрядом лития является важным методом восстанови-
единого удаления гидроксигруищ
ROH+ArSO5Cl -> ROSOsAr
ROSO-Дг + LlAtH4 -г R—Il
Триэтилборогндрид лития — наиболее активный из известных реа-
-щгтов для восстановления алкн.тгалогенидов. Он позволяет получать
щютветствуЕощие углеводороды с высокими выходами [38],
Хотя в некоторых случаях восстановление протекает с инверсией
ю фигурации, указывающей па Sv2-механизм [39], процесс Зц2, ве-
птпо, не является единственным механизмом, по которому LiAlHf
другие гидриды могут восстанавливать галогениды. Такие соединения,
« випилгалогепидьг, соединения с галогеном, стоящим в голове мо-
кщ а также циклопропилгалогениды (все они практически не склонны
1 S .2-реакциям), могут быть восстановлены с хорошими выходами до
129
углеводородов с помощью LiAiH^ [40], Арилгалогениды также восста*
навливаются L1AIH4 в кипящем тетр а гидрофуране [41], Бромиды и
иодиды восстань вливаются существенно быстрее, чем хлориды Меха-
низмы, по которым протекают эти реакции восстановления, до сих пор
детально не изучены, но ясно, что они не относятся к простым реакциям
нуклеофильного замещения у атома углерода.
Существует группа реакций, в которых гидрид-ион переносится от
атома углерода. Связь углерод—водород имеет низкую полярность и
мало склонна к разрыву, требуемому для гидридного переноса. Такие
реакции обычно протекают через циклические переходные состояния,
в которых новые С—Н-связи образуются одновременно с разрывом ста-
рых. Гидридпый перенос облегчается за счет высокой плотности заряда
на атоме углерода, служащем донором гидрид-иона. Реакция Канниц-
царо — катализуемое основаниями диспропорционирование альдегидов—
является одним из примеров подобных реакций гидридного переноса.
Ее общий механизм приведен ниже:
ОЙ
I
PhCH=O + 'ОН — v PhCH—О’
ОН О'
PhCH—О' 4- ’ОН PhCH—О' + Н3О
93 и
I]|- ||
PhC—И г СРЬ рдс-о~ + PhCH2O“
\О~ С Н -
Предполагают, что гидридпый перенос осуществляется от частицы, не-
сущей два отрицательных заряда; вероятно, именно высокая плотность
отрицательного заряда ответственна згт легкость гидридного переноса.
Реакция не применима к альдегидам, способным к енолизации, так как
у них'возможна альдольная конденсация и последующие превращения.
Эта реакция ограниченно используется в современной синтетической
химий. Роль восстановителя и субстрата могут выполнять и два различ-
ных альдегида; в таком случае в качестве восстановителя обычно ио>
пользуют формальдегид. При синтезе полигидроксимегилированных со-
единений формальдегид применяют как для альдольной конденсации,
так и в качестве восстановителя:
RCH}—СН=О 4- 2СНз=О
NaOH
сн»он
I
RC—СН=О
I
СН2ОН
сн,он
I
RC—СН=О + Сна=о
I
СИ2ОН
NaOH
СН2ОН
RC—CHsOH + HCOOH
)
СН2ОН
Алкоголягы алюминия катализуюг перенос гидряд-вдна от спиртов
к кетонам. Реакция может быть доведена до конца, если один из кето-
нов удаляется из реакционной смеси, например за счет отгонки. Эта
реакция, обычно проводимая с изопропилзтом алюмииия, известна как
реакция Меервейна — Понндррфа — Берлея [42]:
, о
3RaC=O+ АЦОСЩСНЖЪ —> (ReCHO)sAl + ЗСнЛсйз
130
Предполагают, что она протекает через циклическое переходное состоя-
ние с атомом алюминия, координированным с карбонильной группой:
l-^ <-,11
н3с-с.ГЧ,с
/ н I R
Н3С R -
Гидрид присоединяется обычно с пространственно наименее затруднен-
ной стороны; так, например„прн восстановлении-циклогексанонов основ-
ным продуктом является аксиальный спирт [43].
Сходный гидридяый перенос осуществляется при нагревании и с ал-
коголятами натрия. Он лежит в основе важного метода эффективного
установления стереохимического равновесия в системах с гидроксиль-
ными группами. Обычная процедура состоит в добавлении небольшого
количества карбонильного соединения, чаще всего бензофенона, который
действует как первичный акцептор тидрид-иоиов и тем самым катали-
зует реакцию. Многократное образование и окисление спирта приводит
к равновесному составу реакционной смеси.
он н
Если нормальное присоединение реактива Гриньяра к кетонам за-
труднено по пространственным соображениям, доминирующей стано-
вится реакция гидридного переноса [44]. Более детально этот процесс
обсужден в гл. 5.
CHR
Новый метод восстановления кетонов, который характеризуется
очень высоким отношением содержания аксиальных продуктов к эквато-
риальным, также, вероятно, включает гидридный перенос от используе-
мого в реакции пзопропанола, хотя детально механизм этой реакции не
.^следован [45].
tCH3i3cJ
кц. на.,
\ f 7_.
’'Щ кщ^снон
о
i
он
Карбениевые ионы могут- отщеплять гидрид-ионы от потенциально”
гтдридных доноров. Связь кремний—водород очень активна в реакц/
с карбениевыми ионами, что приводит к восстановлению последнр
слеводородов [46], Эта реакция нашла препаративное применен/
в ^становления спиртов, которые могут легко превращаться в к/
ь-щ ионы под действием трнфтору’ксусной кислоты, например. ’'
4.2. ДОНОРЫ АТОМАРНОГО ВОДОРОДА
Восстановление с помощью доноров атомарного водорода обяза-
тельно включает интермедиаты с иеспаренными электронами. Наиболее
важный пример восстановительных реагентов этого типа — гидрид три-н-
бутилолова. Он способен к восстановительному замещению галогенов ца
водород в галогенсодержащих соединениях многих типов Исследования
показали., что реакция идет по свободнорадикальному цепному меха-
низму [47] (In-ииицнатор):
Its • + BiisSnH —> In—Н + Зи-sSn*
Bi.i5Sn • 4-R—X — > R-+Bu3SnX
R.4-BusSnH —> RH+Bu3Sn.
Способность три за мощенных станнанов эффективно функционировать в
этих реакциях зависит от их способности служить донорами атомарного
водорода Реакционная способность галогенидов изменяется в ряду [48]
RI > RBr > RCI > RF
который отражает относительную легкость отрыва атома галогена.
Три-и-бугилоловогидрид обнаруживает значительную селективность
по отношению к полигалогенированным соединениям, что позволяет про-
водить частичное дегалогенирование Причины более высокой реакцион-
ной способности углеродных атомов с более высокой степенью галогени-
рования к восстановлению кроются в стабилизующем эффекте, который
оказывают на радикальный интермедиат остающиеся в молекуле атомы
галогенов Эта селективность используется, например, для восстановле-
ния дигалогенциклопроиаяов до мопогалогенциклопропанов (реакции 4
и 5 па схеме 4.2).
СХЕМА 4,2. ДЕГАЛОГЕНИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ СТАННАНОВ
(D |48гЗ]
(2) [48Щ
I 3 । [48 в]
14' [48 г |
Н Ег
(ОСНППНОЙ продукт.
Вг/Н
СН, СН,
(минирный продукт}
I5 I [43^1
(Л JBiabShH
!
Восстанови!ельное дегалогенирование можно также использовать
для превращения хлорангпдридов кислот в альдегиды [49];
BujSiiH
RCQCi --------* RCI1O
13Й
В определенных условиях процесс осложняется конкурирующей реак-
цией, приводящей к частичному превращению альдегида в сложный
эфир:
О О
II (
RCCI + BusSn • —> RC •-f- BibSnCi
О О
1 Р
‘ rC* + RCH=O —> RC—О—CHI?
О о
N . И
RC—О—CHR + Bu3SnH —> RCOCHi-R + BiuSn*
Восстановление за счет доноров атомарного водорода осуществляется
также в ряде фотохимических процессов и в определенных типах сво-
боднорадикальных реакций (см, гл. 11 и 12 в нн. 1).
4.3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАСТВОРЯЮЩИМИСЯ МЕТАЛЛАМИ
Ряд полезных методов восстановления основан па применении ме-
; таллов в качестве восстановителей. Некоторые из наиболее важных ре-
; акций этой группы перечислены на схеме 4.3. До появления гидридов
металлов наиболее важным препаративным методом восстановления ке-
тонов до спиртов было восстановление активными металлами, преиму-
щественно натрием, с использованием в качестве растворителей спиртов,
СХЕМА 4.3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАСТВОРЯЮЩИМИСЯ МЕТАЛЛАМИ
К е т о п ы
| ОН
( Na |
f (I) [49д] СН8СО(СНг)4СН3 СН3СН(СВД4СНЭ
\ НО он
! Mgffig'i I 1
j (2) [495] 2(CHa)2CQ ---->• (СН5)гС— С(СНа)2
• Сл ож яле эфи рн
(3) [49e] CaH5OOC(CH2)sCOOC2Hs НОСН2(СВД3СН2ОП
Na ’
(4) [49г] СН,ООС(СШЦСООСН, ——
СООСН3 (6) [49д] (2'^ J СООСН3 ЛУ Na+ . - ^ОН ''•"''^О' Na+ ОН Г" п 1 ЕСДООЛ - (1 Д JJ
Соединения с азотсодержащими группами
\ * 16) [49е] СН3—(~\—NOi (7) [49да] СНа(СНг)3СН=НоН Н+ > СН3—Ч—NH2 М’ N3, ЕЮН > CH3(CH2)6N Н,
133
Продолжение схемы 4,3
(8) [4931
(9) [49л]
(10} [4Эк]
аф-Ненасыщенные кетоны
Г а ,п о г с и производные
(П) [49л]
(14) [49о]
(15) [49л]
(16) [49Р]
(П) [49с]
Ароматические соединения
(основной (минорный
продукт) продукт?
Li
------->
EtNHi:
MejNH
Р7-9У%)
таких как этанол и пропанол. В настоящее время этот метод, иногда на-
зываемый восстановлением по Буво— Блану, используют редко. Меха-
низм реакции включает перенос электронов от металла к карбонилу
в две отдельные стадии:
R'OH
Na • RsCO > Na* + R^CO • J RaCHO*
R2CHO«-i-Na. —> RjjCHO" + Na*
134
Обычно в реакции преимущественно образуется более стабильный спирт
из пары стереоизомеров, так как в этих условиях устанавливается рав-
новесие за счет реакции гидридного переноса (см. разд 4-1).
Восстановление кетонов может приводить к симметричным диолам,
если образующиеся в результате одноэлектроииого переноса интерме-
диаты быстрее взаимодействуют между собой, чем подвергаются даль-
нейшему восстановлению до алкоголятов. Необходимым условием того,
чтобы конденсация стала предпочтительным процессом, является пони-
женная скорость протежирования первоначально образующихся ради-
кал-анионов, с тем чтобы они успевали взаимодействовать между собой
до протонирования:
R2C=o + e- —► RjCO"
“О О’
I I
2R2CO - > R2C—CRg
По этой причине восстановительную димеризацию обычно проводят
а углеводородных растворителях Наиболее широко используемые ме-
таллы— магний, цинк и амальгама алюминия. На схеме 4.3 в качестве
тримера приведено восстановление ацетона до 2.3-диметилбутандио-
ла-2,3*.
Восстановительную димеризацию сложных эфиров осуществляют
; помощью металлического натрия в инертных растворителях. Иногда
эту реакцию называют ацилоиновой конденсацией по названию класса
образующихся при этом соединений:
О Q-
Н . I -
RCOR Э Na- —*-RCOR'
у о о” ' о <:>
I *; I*" и и
2RCOR ~ * RC-—CR RiJr-CR
R'o) '.OR'
О о ’О О’ о он
L 11 II н+ О I
RC-CR + 2 Na- —«- RC=CR ^RC-6hR
Д -эфиры в этих условиях реагируют внутримолекулярно с образовав
.том циклических ацилоинов. [50]. Эта реакция — одни из важных ме-
.(.св синтеза циклов большого и среднего размера; в качестве иллю-
тации см. реакцию(4) на схеме 4.3. Рассматривался и иной механизм,
, - трый исключает промежуточное образование а-дикарбонильных со-
:;2..тений, так как их участие в реакции сомнительно [51]:
. О'
RCOOR'4-Na* —> R(!:OR'
О’ OR7 OR'
| I I Na•
RCOR' + RCOOR' —► RC—-O—CR — >
’ A-
OR' OR' “O
№♦ I I
-—> RC—CR —> RC-
I I
О О*
OR' OR'
I f
RC— O—CR —>
I
О
O’ *O O'
I №• I I
CR -—> RC=CR
—> RC—CR
О O'
* Такне соединения в
русской литературе по традиции называют пинаконами; в
т T-.rfTHTii упитреШыюг более подходящее (по окончанию} название ашшкал —
135
Действием цинка в соляной кислоте карбонильную группу можно
восстановить до метиленовой. Предполагают, что кислород элимини-
руется в форме воды из частично восстановленного интермедиата, свя-
занного с цинком:
О +ОН ОН
. II Zn |
RCR + H+ RCR ---------> RCR
Zu—Zu—Zn
ОН
I , w+
RCR +H+ —> RCR + H2O ------------------> RCHaR
I II
Zn—Zri—Zn Zn—Zn—Zu
Эта реакция известна как восстановление по Кяемменсеяу [52]. Соот-
ветствующие спирты в этих условиях не восстанавливаются до углево-
дородов, следовательно они не могут быть промежуточными соедине-
ниями в общем процессе Восстановление по Клемменсену обычно очень
СХЕМА 4,4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ ДО МЕТИЛЕНОВОЙ
По Клемменеену
(1) [52л]
ZniHH'l
НС I
(50-^67%)
^Х^СНДСН^СН;,
^ОН
(2) [526]
^^СО(СН2)5СНз
(81-80%)
По В о л ь ф у — К и ж н е р у
МН2М(-12. кон
(3) [52в] НООС(СНг)4СО(СНгЦСООН —~-------—> НООС(СН2)ЭСООН (87—оз %)
KOCtCHglg
(4) [52г] Ph— С—Ph-----дмёо > PhCHjPh (90%)
NNH2
По Каглиоти
Десульфированием тиокеталей
—i—S скелетный ---.
; К)
(7) [52ж] ГЦДС'ОО- • \ > О.ии ДЬ -> СгП5ООС—СООС^Нд
13S
эффективно в случае арилкетонов и менее пригодно для соединений
с несопряженными карбонильными группами. Несколько примеров ре-
акций этого типа приведено на схеме 4.4.
Здесь же удобно обсудить еще несколько других важных методов
эффективного восстановления карбонильной группы до метиленовой,
хотя в них и не используется процесс растворения металлов. Реакция
Вольфа — Кижнера заключается в катализуемом основаниями разло-
жении гидразонов [53] Предполагают, что сначала образуются алкял-
днимиды, которые далее расщепляются с элиминированием азота:
с, р_
R„C=N—NHa + Т>Н RaC=N — NH + НпО
R2CI1-N=N-H
При восстановлении тозил гидразонов LiAlH4 или NaBH4 карбониль-
ная группа также превращается в метиленовую [54]. Предполагают,
что здесь, как и в реакции Вольфа — Кижнера, промежуточно обра-
зуется диимид; 1
и и
р2С=МННЗО,Аг - ^КгСНГН1НД-дОгАГ -* RaCHN=NH -> g2CHa
Восстановление карбонильной группы до метиленовой проходит
с великолепными выходами при использовании такого мягкого восста-
навливающего агента, как цианоборогидрид натрия [55]. Этот реагент
прибавляют непосредственно к смеси карбонильного соединения, подле-
жащего восстановлению, и n-толилсульфонилгидразина. Гидразон по
мере образования восстанавливается под действием NaBH^CN до угле-
водорода. Карбонильные группы можно восстановить до метиленовых,
превращая их на промежуточной стадии в тиокетальпые группы. Обычно
получают циклические тиокетали на основе этандитнола. Нагревание
тиокеталя с избытком скелетного никеля вызывает гидрогенолиз связей
С—S, например [56]:
СНз
вгэ
----------->
HSCH2CH2SH
Важной восстановительной системой является также литий в ам-
миаке. В разд. 1.3 уже обсуждались преимущества использования этого
метода для синтеза специфических енолятов путем восстановления
а. |3-ненасыщенных кетонов. Енолят не обладает достаточной основно-
стью для отрыва протона от аммиака, поэтому он стабилен и, следова-
тельно, может участвовать в различных реакциях, характерных для
енолятов;
О О.
I' I
PCCH--€Ra + Li —► RC=CHCRJ
NHS
I bi
RC=CHCHRf ----
RG=CHCHR2'
Если необходимо провести восстановление, то в реакционную смесь вво-
ст источник протонов (например, спирты), чтобы осуществлялось про-
•ров.-кге енолята.
Системы с растворяющимися металлами составляют наиболее об-
метод частичного восстановления ароматических колец [57]. Обыч-
сые восстановители — литий или натрий и спирт в жидком аммиаке.
137
Реакция начинается с переноса электрона, затем образующийся ра-
дпкал-аиион протонируется сгшртом:
р/он^
Изолированные двойные связи образующихся дигидросоединёнпй вос-
станавливаются с гораздо меньшей легкостью, чем сопряженные цикли-
ческие системы, поэтому восстановление останавливается на стадии ди-
гидропроизводного. В отсутствие спирта может образоваться тетрагид-
ропроизводное через стадию сопряженного диена:
н н
Заместители в кольце влияют на скорость восстановления вполне пред-
сказуемым образом, Электронодонориые группы затрудняют перенос
электрона, тогда как электроноакцепторпые группы облегчают восста-
новление. Заместители определяют также направление прогонироваиня.
При наличии электроноакцепгорных заместителей образуются 1-заме-
щенные 1,4-дигндробензолы, тогда как в случае злекгронодонорных
заместителей образуются 1-замешепиые 2,5-дигндробенЗолы.
^Восстановление метоксибензолов с последующим гидролизом про-
межуточно образующегося эфира енола служит важным методом син-
теза циклогексенопов;
Литий или натрий, растворяясь в смеси тетрагидрофурапа с трет-
бутиловым спиртом, могут осуществлять эффективное восстановитель-
ное дехлорирование хлорсодержащих соединений, Этот синтетический
метод важен для получения углеводородов через промежуточные гало-
гениды. Важным примером является конверсия дихлорцнклопропанов
(полученных присоединением к дихлоркарбенам, см, разд. 8.2) и хло-
рированных аддуктов, образующихся по реакции Дильса —Альдера (на
основе гексахлорциклопептадиена; см разд, 6.1), в соответствующие
углеводороды (реакции И —13 на схеме 4,3). При использовании рас-
творителей, содержащих связанный с кислородом дейтерий, атом гало-
гена замещается дейтерием, например [58]:
Эпоксиды подвергаются восстановительному раскрытию под дей-
ствием лития, растворяемого в этилендиамине [59], Для простран-
138
ственно затрудненных эпоксндов этот метод несомненно предпочтпте~>
нее, чем восстановление алюмо гидридом лития. Несимметричные -
сиды образуют вторичные спирты, и не дают первичных, тогда как пр...:
восстановлении три замещенных эпоксидов образуются оба возможных
спирта:
О он
/ \ Lt, H2NCH2CH2NH2 I
CH3CHSHC-—CH2 “—-.......-....> СН3СНгСНСН3
о он он
/ \ Lt, нгпсн?сн?чн2 | |
СНаНС~—С(СНз)2 -------- — —> СН3СНСН(СН3)а + СН3СН2С(СН3)3
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
А’. С. Gaylord, Reduction with Complex Metal Hydrides, In terse fence, New York; NY,
1956 (И. Гейлорд Воестановлеипе компяе-ксными гидридами металлов. Пер с
англ. /Под рад. И. К. Кочет ко да М., Игдатннлит, 1959. 912 с)
Е Schenker, m Newer Methods of Preparative Organic Chemistry, Vol IV, W. Foerst
(ed ). Vertag Chemie, Weinheim. Ger., 1958
7? L Augustine, Reduction. Tedim/prcs and Applications to Organic Synthesis, Marcel
Dekker, New York, NY, 1968
H C Brown, Organic Synthesis via Boranes, In terse iertce. New York, NY, 1975.
H C, Brown, Boranes tn Organic. Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, NY, 1972-
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА *
В Ммвдадч, Л-f Михай г.ович. Алюметидри.д лития и егр применение, в орган невской хи-
мии Пер с англ /Пол. ред. А Ф Плата М., Итдатннлят, 1957 258 с
Р, Бйртоисевич, В Мечникоеска Столярчик, Б Опшондек. Методы в о ест ад оэ леи ин орга-
нических соединений Пер с по,льск./Под рад. И А. Кобадева М_, Издатиыиг,
1959. 406 с.
А. Кайош. Комплексные гидриды п органической _химии Пер с нем /Под ред,
TO С. Варшавского, А А. Потехина, Л, Химия, 19/1. 621 с.
В 44 Михайлов, Ю II Бубнов Бор ор га и и чес аде соединения в органическом синтезе.
М, Наука, 1977. 515 с,
ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В ТЕКСТЕ
1, В. Ri.ckborn, М Т Waesihoff, J. Am. Chem Soc 92, 6894 (1970).
la, H C Brown, R F. McFarlin, J, Am. Chem Sec 78, 252 (19561, 80, 5372 (1958);
H C. Brown, В C. Siibha Rao, 3. Am Chem. Soc. 80, 5377 (1958); H.. C. Brawn,
A Tsukamoto, J. Am Chem. Soc. 86, 1089 (1964).
16 H C Brown, N. M Foot J. Am Chem. Soc. 88, 1464 (19661.
le.H C Brown, P Hem, Hi. M. Yoon, J. Am Chem Soc 92, 1637 (1970), A' 51. Yoon,
C S Pak, H C. Brown, S Erishnamurthti, T. P. -StOrfcur. J Org. Chem 38, 2786
(1973), H C Brdwn, P. Heim, J. Org Chem 38, 912 (1973).
la. H. C Brown, D. B. Bigley, S K- Arora, ,V. 51. Yoon, J Am. Chem Soc. 92, 716г
(1970), H C- Brown, V Varma, J. Org Chem. 39, 1631 (1974).
1(3. К £ Wilson, R T Setdner, S Masamune, Clicm” Сошлют, 213 (1970), E. L Co-
rey, F. A. Broger, Tetrahedron Lett, 1779 (1969), В. И Захаркин, Л П Сорокина,
ЖОХ, 37, 561 (1967)
2 А С Gone, Е Ciganek. Org Synth JV, 339 (1963) [СОП 11. 16 (1961)].
3. R В. Moffett, Org. Synth IV, 354 (1963) [СОП 5, 27 (1954)].
4. L H. Conover. D S Turbell, J. Am. Chem Soc. 72, 3586 (1950).
5 R L. Hinman, S Theodoropulos, J Org. Chem 28, 3052 (1963).
6. H, C. Brown, В. C. Subba Rao, 3. Am Chem Soc. 80, 5377 (1958).
7. H C. Brown, P 51 Weissman, J. Am Chem.. Soc. 87, 5614 (1965).
8 /. Malek, AL Cerny, Synthesis, 217 (1972).
9. H C Brown, A. Tsukamoto, J Am Chem Soc. 83, 4549 (1961),
10 1 W. Wilt, J. ,M Kosturik, R C Orlowski, J Org Chern 30, 1032 (1965).
It H, A Staab, H. Brauntlng, .Justus Liebigs Ann. Chem. 654 119 (1962).
12 H. C Brown, С. P. Garg, J Am Chem. See 86, 1085 (1964).
13. H. C. Brown, A. Tsukamoto, J. Am Chern She. 86, 1089 (1964).
14. 6. Grethe, H. S Lee, T. Mitt, M. R. Uskokovtc, J Am. Chem Soc 93, 5904 (1971).
15 £. I Caretf, E. A. Broger, Tetrahedron Lett., 1779 (1969).
16. H C Brown, D. B. Bigleu, S. K. Arora. N. M. Yoon, J. Am Chem Soc. 92, 7161
(1970)
17 L Guizwiller, M L'skokovli, J Am. Chem, Soc. 92, 204 (1970).
e Дополнение редактора.
139
18. V, Л. LeBel, М Е. Post, J /. Wang, J Am Chem. Soc. 86, 3759 (1964).
19 J?. V. Stevens, J. T Lai, J Org Chem. 37, 2(38 (19721, S. Г ragmen (to, JOrg Chem
29,3046 (1964).
20. С F. Lans, Synthesis, 135 (1975).
21. /?. F. Borcfl, M. D. Bernstein, H D. Durst, J Ain Chem. Soc. 93, 2897 (1971).
22. Al. N. Yoon. C S Pak, H C Brown, S. Krishnuniurthu, T P Stocky. J Org them,
38, 2786 (1973).
23. H. C Brown, P Heim., J Org Chem 38, 912 (197,31.
24. IP. G. Dauben, G J Fonken, D S. Noyce, J Am Chem. Soc 78, 2579 (1956)
25. M, Ch.grest, H. Felkin, N Prudent, Tetrahedron Lett, 2199 (19681, Al, Chgrest,
H. Felkin, TetFabedron Lett. .'2205 (1968).
26. J Klein, Tetrahedron Lett, 4307 (1973).
26a.Л. V. Kamerriilgktj, .4. A. Akhrem, Tetrahedron 18, 705 (1962).
266. P. T, Lansburtt. R E. MacLeay, J. Org Chem 28, 1940 (1963)
26в В Rickborrs, IP. T. Wuestwff, J, Am. Chem Soc 92, 6894 (1570)
26e. H C Brown, I Muzzia, -J. Am Chem Soc. 88, 2811 (1966).
26d. J, Klein, E. Dunkelblum, L L. Eliel, У. Senda, Tetrahedron Lett, 6127 (1968).
2бе. E. C. Ashby, 7. P. Sevenair, F R. Dobbs, J Org Chem. 36, 197 (1971).
27. H C Brown, TP C Dickerson, J. Am Chem Sue. 92, 709 (1970)
28. E. J Cored, S M. Albunico, U. Koelliker, T. К Schnaf, R K. Varma, J Am. Chem.
Soc. 93, 1491 (1971)
29. H. C. Brown, S. Krishriamurthy. J Am Chem Soc 94, 7159 (1972)
30. D. J. Cram, F. Л. .4t>rf Elh.a'iez, J Arn Chem. Soc 74, 5828 (1952)
3L Af, 7?. Johnson, B. Rickborn, J Org Chem 35, 1041 (1970); IF. R Jackson, .4. Zur-
qlyah, J. Chem. Soc., 5280 (1965)
32 К E Wilson, R. 7. Seidner, S Masaniune, Chem Commun., 213 (1970)
33. S. Alasantun-e. G. S Bates, P. E. GeorgWou., J Am Chem See. 96, 3686 (1974).
33a. IP, F. Gannon, H G House Org Synth 40. 14 (I960) [СОП, 12, 185 (196-1)].
336 В Rlckborn, IP. E Lamke, Ц, J Org Chem 32, 537 (1967).
33m 7?. O. Hutchins, D Hoke, i Keogh. D Kotiarski, Tetrahedron Lett, 3195 (1969);
H. M Bell, C. IF. Vandershce, Л. Spehar, J Org Chem 34, 3923 (1969).
33г. й- O. Hutchins, C. A. Mitewski, В. E. Maruanaff, Org Synth 53, 107 (1973),
33<? H. C. Brown, S Krishnamurlhy, J .Org Chem 34,3918 (1969).
ЗЗе. A. C. Cope, G. L. IFoo. J, Am Chem. Soc 85, 3601 (1963),
ЗЗж. Л. Eschenmoser, A, Frey, Helv Chim Acta 35, 1660 (1952).
33s. S. Masamune, G, S Bates, P. E. Geoghiou, J. Am Chem. Soc. 96, 3686 (1974).
34. H. E. Zimmerman, D. 7 Schuster. J Am. Chem Col'. 84, 4527 (1962).
35- B. Rlckborn, J Quarlucci. J. Otg Chem. 29, 3] 85 (1964), B. Rlekbom, IF E. Lamke,
II, J. Org. Chem. 32, 557 (.1967), D. К Murphy, R. L Alurnbaugh, B. Ritkborn, J..
Am. Chem Soc. 91, 2649 t:
36 S. Krlshnamurthy, R M Schubert. H C Brown, J Am Chem. Soc. 95, 8486 (1973).
37. R. O. Hutchins, D Hoke, J Keogh, D Koharski, Tetrahedron Lett, 3495 (1969);
H. M Bell, C. IF, Vandershce, A Spehar, J Org Chem. 34, 3923 (1969).
38. H. C. Brown, S Krishnamurtl-ig, J. Am Chem. Soc. 95, 1669 (1973).
39. G. К Helmkamp, В Г Rtckborn, J Org Chem 22, 479 (1957)
40. c. IP. Jefford, D Kirkpatrick, F Delay, J. Ani Chem Soc 94, 8905 (1972). "
41. H. C Brown, S. Krishnarnurlhy, J. Org Chem. 34, 3918 (1969), P. Olavi, I. Wirta-
nen, P Jaakkola, Tetrahedron Lett , 1223 (1969).
42 A L. Wilds. Org. React 2, 178 f 1944) [OP, 2, 194 (1950)].
43 F Nerdel, D^Frank, G Bar’h, Chem Her 102, 395 (T969L
44. J. В Birtwistle, K, Lee, J. D Morrison, TP A Sanderson. H. S Mosher, J Org.
Chem 29, 37 (1964)
45 E. L Eliel, T. TP. Doyle, R О Hutchins, E. C. Gilbert, Org Synth 50, 13 (1970),
46. F. A, Carey, H S Trent pgr. J Org Chem 36, 7t>8 (19711
47. L IP. Menapace, H. G Knivila, J. Am Chem Soe 86, 3047 (1964),
48 H. G. Kiiivila,. L. TP Menapaee, -J Org. Chem. 28, 2’65 {1963).
48ri. H. G. Knivjla, L.. IP. Menapace, C R Warner, J. Am Chem Soe. 84, 3584 (1962).
48б D If, Lorenz, P. Shapiro, A Stern, F,. !. Becket, I Org Chem. 28, 2332 (1963),
48f- IF. T Brady, E. F Hoff, Jr., J Org Chem 35, 3733 (T97OJ.
48г D Seyferth., H. Yamazaki, D. L Alleston, J Org Chenj 28, 703 (1*903)
48$. T. Ando Г Namigata, H. Yamanaka, IP. iwiasaka J Am Chem Son 89 .5710
(1967)
49. H. G. Kuitiila, E J Walsh, Jr, J Am. Chem Soc 88, 571 (1966'1, Г J. Walsh, Jr.,
H. G. Kucuila, J Am Chem Soc 88,576 (19ffi(
49a. F C Whitmore, T Oiterbachcr, Org Synth II, 317 (1943) [COIL 2, 152 (1949)].
496-7?. Arfams, E. IF Adams, Org SyntlT L 448 (Io32) [СОП, 1, 342 (1949).].
49a. R. H. Manske, Org Synth II, 154 (1943) [CO1I 2, 170 (1919'1].
49e- N. L Allinger. Org Synth IV, 849 (1963) [COIL 8, 48 (1958'1]
Wd-J. J. Bloomfield, J R. S. trelan, J Org Chi rri 31, 2017 (19661.
49a S. A. Mahood, P F L Schalfner, Org Synth II, 160 (1913) [СОП, 2, 176 (1949)].
IF. H Lucan, S. V, Puniambekeri C. S. Marvel, Org Synth. I], 318 (1943) [СОП,
2, 154 (1949)],
140
49з. G Stark. P. Rosen, N. Goldman, R F. Coombs, J. Tstiii, J Am Chem. Soc. 87, 273
(1965).
49ы. H A Smith, В J L Huff, W L. Powers, III, D. Caine, J Org Chem 32, 2851
(1967)
4Sfc H C Brown S Ikegmni /. H. Kawakami, J. Org Chem. 35, 32-13 (1970).
49 л. D. Bryce-Smith, B. J. Wakefield, Org. Synth. 47, 193 (1967).
49.» R G. Gassman, P G Pape, J. Org. Chem. 29, 160 {19+34); P. G. Gassman,
J L Marshall, Org Syni.h 48, 68 (1968).
49m.P. G. Gassman, J. Seter, F. /. Williams, J. Am Chem. Soc 93, 1673 (1971)
49o. £. Al. Kaiser. R. .,4 Benkeser, Org. Synth 50, 88 (1970).
49«. C D Gutsche, H H, Peter, Org. Synth IV, 887 (1963) [СОП, 9, 66 (1959)].
49p Al D Soffer M P Bellis, H E. Gellersoa, R. A Stewart, Org Synth. ]V, 903
((963) ГСОП, 4, 454 (1953)]
49c. Л'. /. Leonard, С, К Sieinhardt, C. Lee, J Org Chem 27, 4027 (1963).
50. К. T. Finley, Chem Rev. 64, 573 (1964), К- T. Finley, N. A. Sasaki, J. Am Chem.
Soc 88, 4267 (1966).
51. J. J. Bloomfield. D C Owsley, C. Ainsworth, R. £. Robertson, J Org, Chem 40,
393 (1975).
52. E. Vedejs, Org React. 22, 401 (1975),
52a. R Schwarz, H Hering Org, Synth. [V, 203 <19631 [СОП, 5, 33 (19o4)].
526. R R. Redd, / Wood, Jr.. Org Synth, ill, 444 f 1955) JCOH, 3, [42 (1952)]
52a. L. j. Durham, D J McLeod, J. Cason, Org Synth [V, 510 (1963) [СОП, 10, 62
(1060)].
52e- D J Cram, M. R. V, Sahyun, G. R. Knox. J. Am Chem. Soc. 84, 1734 (1962).
52Э. L. Cagliot'i, Al. Magi, Tetrahedron 19, 1127 (1963).
52e. R О Hutchins, В. E. Marvanoff, C. A. Milewski, J. Am Chem Soc 93, 1793 (1971).
52м. J. D. Roberts, IF. T Moreland, Jr., J. Am. Chem. Soc. 75, 2167 (T953).
523. P N. Rao, ,1. Org. Chem. 36, 2426 (197П.
53. D~, Todd, Org React. 4, 378 (1948), Huang-Mtnion, J. Am. Chem. Soc 68, 2487
(1916).
54. L Caglfoti, Tetrahedron 22, 487 (1966).
55. R O. Hutchins, В. E. Maryanoff, С, E. Mllewski, J. Am Chem. Soc. 93, 1793 (1971);
R. O, Hutchins, C A. Mllewski, В. E- Maryanoff, J Am Chem Soc 95, 3662 (1973).
56. F. Sondheimer, S Wolfe, Can. J. Chem 37, 1870 (1959).
57. .4. L Birch, Q. Rev. (London) 4, 69 (1950); R. G. Harvey, Synthesis, 161 (1970);
A. J. Birch, H Smith, Q. Rev. (London) 12, 17 (1958),
58. Al. R. Willcott, III, C J. Boriack, J. Am. Chem Soc. 93, 2354 (1971)
59. H, C. Brown, S. Ikegami, J. H. Kawakami, J. Org. Chem. 35, 3243 (1970).
ЗАДАЧИ
(Литература к задачам приведена на с. 435)
— 4.1. Укажите, какой продукт следует ожидать в каждой из приведенных ниже реак-
ций;
О
II LiAIH,
(a) CH3CH2CNH2 ---------->
141
— 4.2, Укажите конфигурацию основного изомера спирта, который до.лжен образоваться
при восстановлении каждого аз указанных ниже производных циклогексанона борогнд-
ридом иатрня:
О
С(СН3)3
— 4.3. Укажите, при каких условиях
но осуществить в одну стадию:
каждое из приведенных ниже превращений мож-
— 4.4, Из прав еденного ниже списка гидридаых восстановителей выберите один или
несколько реагентов, пригодных для одностадийного восстановления каждого из со-
единений до указанного состояния. Если пригодны несколько реагентов, выберите из
них лучший и обоснуйте Ваш выбор.
Реагенты
LiAlH4 L1AIHIOC(CHs)3k
NaBH4 А1Н[СН3СН(СН3)3]г
NaBH3CN LiBHICsHsh
B3Hs .
LiAlHsfbCHiCHiOCHsh
ЫВНГСНСД-]
I
LCH3 J3
(ff)
(Й)
CH=O
NOa
CHa"
CH3COOCHsC=CHCH=CHCH==O —> CEI3COOCH2i=CHCH=<HCH2OH
442
— 4.5, Укажите, какой продукт следует ожидать в каждой кз приведенных ниже реак-
ций. Покажите стереохимию превращения. Объясните Ваш ответ.
(а)
ивНЁТд^
(6)
(в)
— 4,6, При исследовании серии замещенных циклогексанонов и норборнанонов было
найдено, что триметоксиалюмогидрид лития обладает более высокой тенденцией к При-
са единен и io с менее затрудненной стороны молекулы, чем три-трет.-бу токена люмогид-
рид. Предложите возможные объяснения такого по а еден ня.
— 4.7. Показано, что каждая из нижеследующих реакций протекает с высокой стерео-
селективностью. Обсудите основные факторы, которые Вы считаете ответственными за
стереохимию реакций в каждой случае.
Q^O
'х'СН(СНг)г
Na, эфир —пода
ОН
СН(СНз)2
143
— 4, Я, Если метод восстановления тознлгпдрайонов цианоборогидридом иттрия, обсу-
ждавшийся на с. 137, применяется к аф-нспасыгцештым карбонильным соединениям, то
неизбежно происходит мшрация двойной связи. Предложите механизм этого про-
цесса,
ArWsNHSHs NaBHaC^
PhCH=CHCH=-0 -----------------—-> PhCHsCH=CH2
— 4,9. Приведенная ниже реакция восстановления была осуществлена с помощью ме-
таллического лития в жидком аммиаке. Сформулируйте механизм реакции Постарай-
тесь объяснить наблюдаемую стереохимию реакции
•—4,10. Объясните причины селективности, наблюдавшейся в каждой из следующих
реакций восстановления:
OS '- б б тНт
шю4 Г
oso2c7h7
(в)
СООСНз
CQOCHj
— 4,11. При попытке проведения ацилоиновой конденсации с соединением
лось, что реакция идет аномально и вместо обычного продукта образуется
(10), Предложите механизм реакции.
(9) оказа-
но единение
CH3OOC(CH2)sC(CH2)3COOCH3
N’a, то.луср
—-4.12. Предложите реагенты и условия релкпии, подходят дне для каждого яз сле-
дующих случаев селективного или частичного воостаиовливия,’
(а) НООС(СН2)4СООС2Н6 — > НОСН2(СН2)4СООС2Н5
СН3
(6)
J V’H(CH3h
СНгСМСН8)г
а
СН
C:IVCH3I3
144 .•.
—СНаСООН —*> OaN-
—CH2CH2OH
0
(к) СН3С(СНг)2СООС8Н(1 —> CH3(CH2)3COOC8Hl7
—COOCH3
146
— 4.13. В каждом из приведенных ниже синтезов можно использовать восстановлен
на одной или нескольких стадиях. Предложите последовательности реакций, с помопп
которых достигается каждое превращение, включая по меньшей мере одну реакш
восстановления.
— 4.14. Многие ароматические кетоны и альдегиды можно восстановить в соответ-
ствующие метиленовые сспсдшн^шя действием триэтвлеилзна в трифторуксусной кис-
лоте В реакцию не вступают кетоны, содержащие сильные эле кур оно акцепторные за-
местители, например я -ц аз но ацето фено и. Б этом случае образуются сложные эфиры
соответствующих спиртов с три фтор уксусной кислотой Предложите йехаиизм таких
реакций.
О
CFjCOOH, Fts.SiH
СЩСН.
146
— 415. Обычно NaBHq не действует на сложпоэфирные группы в мягштх ус'стгют..
Ниже показаны диа исключения из зтого правила. Объясните, каковы при^жы
обычайио легкого восстановления в каждом случае.
Н3С
(а) (01^7=01(01^
л NaEFI4
соосн,------1
у- "coocHs
он
КаВЩ
(б) PhCHjCHaCOOCH2CFs ------> PhCH2CH2CH2OH
— 4.16. Предскажите стереоселективность каждой из следующих реакций восстановле-
ния. Обоснуйте Ваши предсказания.
— 4.17. При восстановлении го Вольфу — Кижнеру карбонильных соединений,, содержа-
щих Другие функциональные группы., иногда образуются продукты, отличные от соот-
ветствующих метиленовых соединений. Некоторые примеры реакций такого рода даны
ниже. Укажите механизм для каждой из них.
О
ia) (CHs)3CCCH2OPh—r*(CSr3)3CCH=Cff2
147
— 4.18. Восстановленйе по Берчу составляет еущестпснвую часть каждого из приведен-
ных ниже превращений На пищите п&г_ледоиательность стадий, с помощью которых
можно осуществить каждск? прерр^щевде.
ГЛАВА 5
МЕТ АЛЛО РГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
5.1. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ МЕТАЛЛОВ I И II ГРУПП
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ системы
5Л.1. СИНТЕЗ И СВОЙСТВА
Органические производные лития, магния и натрия широко иссле-
дованы и принадлежат к наиболее важным мет ал л органическим соеди-
нениям элементов I и II групп периодической системы [I]. Металлы
в этих двух группах — наиболее электроположительные элементы. Связи
их с углеродом поляризованы так, что на атоме углерода локализуется
высокая плотность заряда:
в- в+
R—М
Такая значительная неравномерность в распределении электронной
плотности и ответственна за сильную нуклеофильность и оснозность,
которые характеризуют такие соединения. Эти соединения, как будет
видно из более детального обсуждения, легко реагируют с обычными
карбонильными группами с образованием продуктов присоединения:
О" М+
R—Мф R2'C=O —>R—С—R'
R'
Они легко отрывают протону от любых групп ОН и NH, превращаясь
в углеводороды:
R—М + R'OH —> R—Н ф R'O' М+
Наиболее широкое применение в препаративных целях нашли соедине-
ния магния и лития.
Открытие Гриньяром реакции органических галогенидов с металли-
ческим магнием с образованием нуклеофильных магнийорганических со-
единений было поворотным пунктом в органическом синтезе. Эти соеди-
нения и сейчас занимают важное место в органической химии, и реак-
ция галогенидов с металлическим магнием в диэтиловом эфире остается
принципиально важным методом их синтеза:
RX + Mg —► RMgX
Реакционная способность галсн енидов изменяется в ряду: R1 > RBr >
> RC1 > RF.
Растворы таких реактивов Гриньяра, как метплмагнийбромид, этил-
магнийбромид и фенилмзгннйбромид, в настоящее время вполне до-
ступны. Некоторые реактивы Гриньяра, например реактивы винильного
типа [2], быстрее образуются в тетрагидрофуране, чем в эфире. Пред-
почтительное использование эфирных растворов основано на хорошей
растворимости реактивов Гриньяра в простых эфирах. Такая раствори-
мостьследствие сильного комплексообразования по типу, известному
для кислот и оснований Льюиса, между молекулами эфира и атомом
магния:
Вг
I
R—Mg«-ORJ
4“
ORi
149
Молекулы эфира удерживаются в координационной сфере магния чрез-
вычайно прочно. Так, например, с помощью рентгепоструктурлого ана-
лиза фенилмагнийбромнда было доказано, что координированные моле-
кулы эфира сохраняются и в кристаллическом состоянии [3].
Для синтеза реактивов Гриньяра из нереакциониоспособных гало-
генидов используют специальную методику, так называемый метод со-
провождения, Требуемый галогенид добавляют вместе с более актив-
ным галогенидом к маг шло, покрытому растворителем. В качестве реак-
цнонноспособпого галогенида удобно использовать этилендибромид, так
как он легко разлагается до этилена, не образуя второго магиийоргапи-
ческого реактива, который мог бы конкурировать с основным в после-
дующих реакциях '[•];
/"'"‘“V (:J~V "1
BrCH,CH2Br + Mrf —>[ВгМ^-СН2-СНй ' Вг] —>СНг=СН2 +
Для проведения реакции Гриньяра с нестабильными реагентами иногда
используют методику, по которой экви молы rye количества галогенида
и карбо пилы го го соединения или другого со реагента одновременно при-
бавляют к магнию. Таким образом мзгнийорганичеекое соединение реа-
гирует сразу1 же по мере образования [5]. Другой перспективный метод
заключается в приготовлении высокоактивной формы магния — в виде
черного порошка — восстановлением солей магния металлическим на-
трием или калием. Таг,ой препарат магния реагирует с органическими
галогенидами гораздо быстрее, чем металлический магний в форме мел-
кой стружки [6]. При использовании такого высокоактивного порошка
удается получить реактивы Гриньяра даже из фторидов, которые обычно
Инертны по отношению к металлическому магнию. Вин ил галогениды
также легко превращаются в реактивы Гриньяра при взаимодействии
с магнием в такой активной форме.
Ацетилены обладают достаточно высокой кислотиостыо и в реак-
циях с алифатическими реактивами Гриньяра ведут себя как доноры
протопоп Эта реакция — обычный метод синтеза алкпнилмзгниевых со-
единений ।
СН^СН + C2H5MgBr —> CH=CMgBr+ сгнв
' При синтезе реактивов Гриньяра в качестве растворителей обычно
применяют эфиры, но могут ^быть использованы и углеводороды [7].
АлкилмагниЙ! алогепиды нерастворимы в алканах, однако можно полу-
чить их гомогенные растворы в ароматических углеводородах, добав-
ляя эквимольное количество третичного амина, например триэтила мин а
[8]. В основе растворяюi.uefl способности амина лежит его комплексо-
образование с атамом машин по типу, сходному с описанным для
эфиров
Привычное обозначение RMgX правильно отображает структуру
большинства, алифатических реактивов Гриньяра в эфирном растворе,
однако хорошо известно, что в растворе они существуют в равновесии
С галогенидом магния и дналкнлмагниевым соединением;
2RHEX I?2Mg + MgX2
Положение равновесия зяннсит от природы растворителя и характера
конкретных органических групп, для простых арил-, алкил- и алкецил-
.маг нийгалогенндов й эфирных растворах оно существенно смещено
влево.
Растворы диалкилмэгпиевых соединений, свободные, от галогенид-
иоиов, можно приготовить из алкилргутных соединений [9].
RjHg +• Mg —> R2Mg + Hg
1 * По имени открывшего эту реакцию русского химика это превращение назы-
вают рет«({{*ей Иоцичл —Прим ред,
150
1
Это пример широко распространенного в химии металл органических со-
единений типа реакций, известных как реакции обмени металл — ме-
талл Обмен между металлорганичеекнм соединением- и металлом про-
исходит тогда, когда находящийся в свободном состоянии металл более
электроположителен, чем металл в металлорпаническом соединении. Это
направление обмена термодинамически предпочтительно главным обра-
зом потому, что связанный с углеродом металл оказывается положи-
тельно заряженным из-за ионного характера связи металл—углерод.
Обмен между мета ллор панически ми соединениями и солями метал-
лов идет в направлении образования соли наиболее электроположи-
тельного металла;
2RMgCt + CdCl- —> р2С<1 + 2М£С1г
Предпочтительность этого направления определяется тем, что бо-
лее электроположительный металл приобретает максимальный положи-
тельный заряд. В случае обмена с участием соли наивысший положи-
тельный заряд металл имеет в ионной соли.
Растворы магннйорганических соединений диэтиловом эфире со-
держат агрегированные части-цы [10], Доминирующей формой в эфир-
ных растворах алкилмагнийхлоридов являются димеры;
2RMgCl
Cl
R—Mg^ /Mg—R
Cl
Поведение соответствующих бромидов и иодидов зависит от их концен-
трации, в очень разбавленных растворах они существуют как моно-
меры. В тетрагидрофуранс гептднция к агрегации уменьшена и реак-
тивы Гриньяра из некоторых алкил- и а рил галогенидов в этом раство-
рителе мопомерны.
Арил- и алкнллитиевые соединения можно получать реакцией со-
ответствующих Галогенидов с металлическим литием. В качестве побоч-
ного продукта образуется экви мольное количество галогенида лития:
2L1 Д RX —> RU + LiX
Разработаны также методики синтеза алкенпллитисвых соединений [11]
Свободные от галогенидов литиевые соединения можно получить из
ртутьорганических соединений обменом металл—металл;
2Li + 2RLi + Hg
Для синтеза некоторых литиевых соединений, например, винил- и ал-
лиллития, используют переметаллировапие, включающее обмен с олово-
органическими соединениями [12]:-
4РШ + (CHs=CH)4Sn —> 4CH2=CHLi + Ph,iSn
Эту методику с успехом пспольдорз-пй и для получения более сложных
виннллитиевых соединений [13[. Иногда обмен металл — металл ус-
пешно применяют и в других случаях, например для синтеза о-дилитий-
бепзола из о-фенилен ртути [14].:
а 1л
Li
Важными способами синтеза некоторых литиевых соединений слу-
жат обмен галогена па металл и обмен, водорода на металл. Реакции
обмена особенно предпочтительны тогда, когда новое- и с-тз л лор га пи че-
ткое соединение стабилизовано резонансом. Металлирование часто осу-
ществляется селективно в положения, находящиеся рядом с гетероато-
мами. Азот и кислород могут стабилизовать отрицательный заряд на
151
СХЕМА 5.1: ПОЛУЧЕНИЕ ЛИТНИОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯ ПУТЕМ МЕТАЛЛИРОВАНИЯ
(1) [15а]
(2) [156]
I0CHORHOH
(МНи'СфНмй
пр ОДУ KTJ
продуйп
О) [15s]
(4) [15г]
(3%; 1'10%1 (57<J>! (30%)
углероде за счет индуктивного эффекта Однако гораздо важнее стаби-
лизация путем хелатирования, когда заместители играют роль лигандов,
координированных с атомом металла [15]. Такие обменные процессы
ускоряются при использовании тетраметидэтилеиди амина для образо-
вания более реакционноспособных алкил литиевых соединений. Предпо-
лагают, что влияние добавляемого амина объясняется его координацией
с литием, в результате которой распадаются агрегаты литийоргапиче-
ских соединений и образуются меньшие по размеру и более реакционно-
способные системы, Некоторые примеры синтезов лптнйорганических
соединений путем обмена водорода на металл показаны на схеме 5.1.
Целый ряд данных указывает на то, что простые алкиллитиевые
соединения существуют в углеводородных ^растворителях в форме гекса-
меров. В обычных эфирных растворителях, по некоторым данным, до-
минируют тетрамеры [16].. Тетрамеры, в свою очередь, сольватированы
молекулами эфира [17]- Обнаружено, что определенные пространствен-
но сильно затрудненные алкилли гневые соединения активнее, чем более
простые алкильные производные Это объясняли пространственными за-
труднениями, которые предотвращают образование тетрамеров. Обычно
152
более высокой активностью обладают частицы с меньшей степенью аг-
регации [18].
Синтез алкиллитиевых соединений и алкилмагнийбромидов [19] из
а л кил галогенидов реакцией с металлами идет с потерей стереохимиче-
ской чистоты реагирующего участка. Стереоизомерные галогениды об-
разуют металлорганические соединения идентичного состава:
ч.с 11 ...
CH (С
Н-,‘ х L’s
IO,
Циклопропил- и винилгалогеииды превращаются в реактивы Гриньяра
с частичным сохранением конфигурации, а образовавшиеся реагенты
конфигурационно стабильны [20].
Вторичные магнийорганические соединения после образования под-
вергаются стереохимической инверсии довольно медленно. Для уста-
новления равновесия между эндо- и .эгезо-норборнилмагпийбромидами
при комнатной температуре требуется один день [21]. Методом ЯМР
было установлено также, что инверсия конфигурации у атома углерода,
связанного с магнием, остается медленным процессом во временной
шкале ЯМР вплоть до 170 °C [22]. Напротив, инверсия конфигурации
в первичных алкилмагнийгалогепидах происходит быстро [23], напри-
мер, время полупревращения при инверсии 2-метилбутилмагнийбромида
в эфире при 25 °C менее 1 с- Такая разница между первичными и вто-
ричными системами ’ может быть следствием механизма, по которому
инверсия происходит в процессе обмена алкильных групп между ато-
мами магния;
' 5+ \ / S+ ~ + 1 А.
+ Mgx—>ХМ£ - С -М£.Х —> хмк + В~с.—М£Х
Поскольку по такому механизму требуется участие мостикового интер-
медиата, то больший объем вторичного радикала может сильно затруд-
нять реакцию
Примечательно сохранение конфигурации при получении литийор-
(апических соединений методам обмена металл — галоген или металл —
металл. Суммарное сохранение конфигурации при синтезе алкиллитие-
г,ых соединений этими методами низкое [24], но оно высоко в случае
циклопропилыгой и винилыюй систем [25]. В алкильных системах сте-
пень рацемизации увеличивается в присутствии простых эфиров. Если
хотят избежать рацемизации, то в качестве растворителей рекомен-
дуется использовать углеводороды
Ал кил натриевые соединения далеко не так полезны в органическом
синтезе, как соединения лития и магния. Они нерастворимы в углеводо-
родах и имеют настолько сильные основные свойства, что активно реа-
гируют с растворителями, в том числе с эфирами. Прямой синтез алкил-
натриевых реагентов из галогенидов не осуществим из-за реакции кон-
денсации по Вюрцу (см. разд 5 1.2) и связанных с ней конкурирующих
процессов. Алкилнатриевые соединения синтезируют обменом металл —
металл с использованием алкилртутных соединений;
RsIIg + Na -—> RNa + NaHg
(избыток)
Для синтеза фенил- и бензил натр ня используют обмен водорода на ме-
талл,
BuNa + —> С”/’ Na++ С,|Н10
СНз ф PhNa —>
CHS Na* + CeHe
153
Описано также получение фенил- [26] и вини л натрия [27] из галоге-
нидов:
—a + 2Na —> Na* + NaCl
CHS=CHCI + 2Na > СН2=СН Na+ -j- NaCl
Эти методики основаны на медленном прибавлении галогенида к тонко
диспергированному металлическому натрию. Таким путем концентрация
галогенида поддерживается низкой.. Так как арил- и винил галогениды
относительно мало активны в реакциях замещения, обмен галогена на
металл происходит быстрее, чем конденсация по Вюрцу,. Органические
производные более тяжелых щелочных металлов мало исследованы;
в общем они сходны по свойствам с и атрийор паническим и соединениями.
С учетом электроотрицательности элементов следует ожидать увеличе-
ния реакционной способности с ростом атомного номера металла.
5.1.2. РЕАКЦИИ
Металлоргаиические соединения металлов I и П групп периодиче-
ской системы характеризуются высокой основностью и нуклеофнльпо-
. стью Хотя алкилирование металлорганическнх соединений а л кил галоге-
нидами, казалось бы, могло составить общий метод синтеза несимме-
тричных углеводородов, эта реакция редко оказывается синтетически
полезной. Очень давно известна реакция этого типа — конденсация га-
логенидов по Вюрду под действием металлического натрия, в которой
предполагается промежуточное образование натр и «органических соеди-
нений';
RX-j-Na —> RNa
RNa + RX —> R—R
Современные исследования показали, что эти реакции конденсации ско-
рее всего идут через радикалы, генерирующиеся в процессе восстановле-
ния, а не как 5^2-замещение [28];
RX-f-Na —> [RXr + Na*
[RXf —> R* + X"
2R. R-R
Реакции конденсации под действием натрия крайне трудно исследовать
детально из-за исключительно большой реакционной способности на-
три Йорга нических соединений Более обширные исследования были вы-
полнены по реакциям литийорганнческих соединений с адкилгалогеии-
дами Некоторые результаты указывают на то, что в реакции конденса-
ции простых литнйорпанических соединений с ал кил галогенид а мн уча-
ствуют радикалы. Промежуточно образующиеся радикалы были обна-
ружены спектроскопически методами ЭПР и ХИДПЯ * [29]. Образо-
вание простых продуктов алкилирования сопровождается возникнове-
нием продуктов диспропорционирования и симметричной конденсации
постулированных радикальных интермедиатов [30]:
CaHiCI-HCHjb
н-С*Н9Вг + h-C4HsL1 •--------
НгС СН3
I !
- > СН8(СНЛСНз + СНзСНаСН=СНа + СН5СНгСН,СН3 + CeHy-C—С—СвН5
I I
Н3С , СНЭ
(43%) (3%} (19%) (18%)
"Химически ду а ир чванна я динамическая поляризация ядер [CIDNP — chemi-
cally induced dynarruc nuclear polarisation),—Прим, ред,
154
В случае аллилгзлогеиидов предложен синхронный механизм с цик-
лическим переходным состоянием [31];
,<н
.5 1!' --* ! :н Л 11- СП,
Ph..j (j1
"it
Такой механизм подтвержден экспериментом с изотопными метками,
в котором было показано, что при взаимодействии злл‘1лхлорнда-1-иС
с фениллитием примерно три четверти всего продукта реакции содержат
меченый углерод в концевой метиленовой труппе.
Конденсация литнйоргапическнх рецептов, в которых карбанион-
ный заряд относительно делокализогап, также не идет по радикальному
механизму.. И аллнллитий, и бензилдптнй реагируют с вторичными ал-
килбромидами е хорошими выходами и с высокой степенью ннверепи
конфигурации атома углерода, у которого происходит замещение бро-
мида [32];
сн3сн2 си., tг,
РНСН^Хщ —>• РЬСНа (СН3 (внхид fiSV-o, iiHBffr-ця 10ij%)
Виниллитпевые реагенты можно алкилировать с хорошими выхо-
дами ал кил иодида ыи [33].
Алкилирование реактивов Гриньяра имеет некоторое синтетическое
значение в случае метил-, аллил- и бензил галогенидов, например [34];
+ CH3(CH3)9MgBr
—С—(СНг)9СН3
\=/ |
(СН3)4СНа
(30 %)
Синтетическое применение нашло также алкилирование реагентов
Гриньяра алкилсульфатами и алкилсульфонатами:
PhCHjMgCl + CHs(CH3)aOSO2C;Hr —-> Ph(CH3)4CHs (50-59%) [Си, [35]}
^СН3 -уСНа
СНа——MgBr+ (CH3O)3SO2 —> СИ3—2—CIIa (52-60%) [Cji. [36])
\cH3 Vila
Безусловно наиболее важным типом превращений реагентов Гринь-
яра являются реакции., связанные с присоединением к карбонильной
оуппе. Переходное состояние для присоединения реактива Гриньяра
часто представляют в виде циклической структуры, содержащей карбо-
яплыгое соединение и две молекулы реакппза Гриньяра:
Действительно, существуют серьезные подтверждения существования
трнмолекулярного переходного состояния, возникающего при атаке ре-
.аГвп Гриньяра на комплекс карбонильного соединения с реактином
155
Гриньяра [37], Дпалкнлмагниевые соединения более активны по отно-
шению к кетонам, чем алкилмагнийгалогениды. Эта повышенная актив-
ность и присутствие диалкилмагпиевых соединений в равновесии с ал-
килмагнийгалоген идами позволяют предположить, что некоторые типич-
ные реакции присоединения реактивов Гриньяра мочут проходить через
диалкилмагниевые соединения [38],
2RMgX —> RiMg-f-MgXs
R
быстро I
R2Mg 4- R£CO ---->- RjCOMgR
Если первоначальный аддукт реактива Гриньяра с карбонильным
соединением содержит способную к элиминированию группу, этот ад-
дукт расщепляется, после чего может присоединяться вторая или даже
третья молекула реактива Гриньяра,
О OMgX
RM6X + R'COR'1 -► R—С—OR*
QDMgx о
к
RCR' + RMgX R,cR'
Присоединение реактивов Гриньяра к сложным эфирам довольно трудно
контролировать так, чтобы обеспечить образование кетонов, так как
кетоны более активны, чем сложные эфиры. Присоединение реактивов
Гриньяра к кетонам, альдегидам и сложным эфирам составляет основу
синтетических методов, с помощью которых можно получать спирты
самого разнообразного строения (ем, схему 5 2).
Взаимодействием реактивов Гриньяра с нитрилами также могут
«быть получены кетоны.
NMgX О
В нго |[
RMgX + R'C^N —> RCR' ----------> RCR'
Альдегиды можно получать реакцией с три этил ортоформиатом:
R
I
СгН5О oc,Hs
H-C-HjCaHs —> HCZ > + СгН5ОМ£К + XT
C£H£O \>CSHS
^OC2H5 OC2HS
KMgX + НС (+ —> R(iw
V;oc2Hs осгн5
В этом случае присоединению должно предшествовать элиминирование
одной из алкокентрупп, Предполагают, что элиминирование катали™
зуется магнием, действующим в качестве кислоты Льюиса [39]. Ацетали,
образующиеся в результате присоединения, стабильны в условиях реак-
ции, но гидролизуются разбавленными кислотами до альдегидов. Кар-
боновые кислоты легко получаются при взаимодействии реактивов
Гриньяра с диоксидом углерода:
О
II н\ н2о
RMgX -j- СО,. -> RCOMgX ------->• RCOOH
150
СХЕМА 5.2. СИНТЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ
РЕАКТИВОВ ГРИНЬЯРА
Получение первичных спиртов из формальдегида
(1) [38а1
—м^с! + сн2о >
н+
CHiOH
(6'1-69%)
Получение первичных спиртов из этнленоксида
(2) [385] CH3(CH2)3MgBr -ф Н2С—СН2 —> СН3(СН2)5ОН reo-62%)
О
Получение вторичных спиртов из альдегидов ' ОН н2о" |
(3) ]'38з] PhC;H=CHCH=O + CH=CMgBr > —-7* CH=GGHCH=CHPh (58-69%) ZlgBr
(4) [38а] I jj + CII3CH—О > > f J qh {82 - 85%) a a OH
(5) [385] 1 CH3CH^CHCH=O + CII3MgCl —> > CH3CH=CHCHCHS (81-86%) OH
(6) [38е] (CH3)2CHMgBr + CHSCH=O —► (CH3)2CHCHCH3 (53-54%)
Получение вторичных спиртов из эфиров муравьиной кислоты
(7) [38ж] H->O 2CH3(CH2)3MgBr + HCOOCjHs - > ^77* (CH3CH2CH2CHS)SCHOH H
Получение третичных спиртов из сложных эфиров и лактонов
(8) (3831 н2О 3C2HsMgBr + (C2H5O)2CO —> ——* (QHshCOH (82-&s%) ГЧГЦчЛ
1.9) [38«] H2O SPhMgBr + РпСООС2Н5 —> ► Ph3COH г89-эз%)
(10) [38k] /Г~\ H2° CH3(CH2h ( )=O 4- 2CH3MgBr —> —* \ Z h+ 0 OH OH I ) —* CH3(CH2)4CH(CH2)2C(CH3)2 I57%t Получение альдегидов из эти л ортоформиата ^MgBr ^СН=О
(11) [38л] < Л—’Э + НС(ОС2НО3 7 у—-/ у (40-42%) Хщ/ \=/ ц+ W \^/
(12) [38 и] н2о CH3(CH2),MgBr + HC(OC2HHs —> —СН3(СН2)ХН=О (45-50%) и*
1S7
Продолжение схемы ,
Получение кетонов из нитрилов
(13) [38я]
(14) [38oJ
CHaOCHiCssN + PhMgBr —>
н2о I)
СНзОСНгСРЬ (71-78%)
Получение карбоновых кислот путем карбонизации
(15) [38л]
(16) [38р]
(17) [38с]
Получение аминов из иминов
NHCH3
нг0 !
(18) [38т] PhCH==NCH3 + PhCHsMgCl —-> -> PhCHCH2Ph (96%)
(19) [38у]
(26) [зад
Получение олефинов дегидратацией
промегку'течно образующихся спиртов
HjSO,
PhCH=CHCH^O+-CHsMgBr —> >- PhCH=CHCH«CH2 (7S%)
HSO
2PhMgBr + CH3COOC2H5 —> —p.h2C=CHs (67-70%)
H*
В схеме 5.2 собраны некоторые из наиболее широко применяемых
синтезов с участием реактивов Гриньяра; при этом в качестве иллю-
страции использованы методики, описанные в «Синтезах органических
препаратов».
Следует помнить, что применению реактивов Гриньяра могут пре-
пятствовать функциональные группы в мет ал л органическом или карбо-
нильном соединении. Алкенильные, кетальные и апетальные группы-
обычно не вызывают трудностей, однако не должно быть незащищен-
ных групп OH./NH и SH или карбонильных групп
Присоединение реактивов Гриньяра чувствительно к пространствен-
ным факторам; в случае стерическн затрудненных кетонов наблюдается
конкурирующая реакция восстановления карбонильной группы. За это
превращение может быть ответственно циклическое переходное состоя-
158
ние, подобное предложенному для восстановления до Меервейну—
Нойндорфу — Вер лент. „ .
Доля этого процесса возрастает с увеличением объема заместителей
как в кетоне, так и в реактиве Гриньяра. Например, присоединений изо-
нропилмагпнйбромида к ди изопропил кетону не происходит, по с выхо-
дом 70% образуется продукт восстановления — дцизопроп мл карби-
нол [40].
Процесс восстановления не имеет большого синтетического значе-
ния, хотя известны и исследуются возможности его применения для
асимметрического восстановления кетонов [41]. Например, восстановле-
ние изопропилфецилкетопа в соответствующнй спирт оптически актив-
ным реактивом Гриньяра (1) происходит с оптическим выходом 82%
(выход 70%).
CHiCHs
ОН
PhCUCHjMgCl + РйСа-ЦСНзЬ - > PhCCH(CH3)2
I
н
Иногда конкурирующей реакцией может быть также енолизация ке-
тона. Так как енолят не присоединяет реактив Гриньяра, то после гид-
ролиза реферируется кетон:
ROMgX-f-R'CCHR? —> ПОН 4- Ц'О СК'
RMex
RH
R'CCHR?
Было показало, что енолизация особенно существенна, когда значи-
тельная часть реактива Гриньяра находится в форме алкрголята [42].
Алкоголнты образуются в разу.;кто то реакции присоединения, а также
за счет процесса окисления, если не исключено присутствие кислорода.
Как и восстановление, енолизация составляет наиболее серьезную кон-
куренцию в тех случаях, где присоединение затруднено по простран-
ственным причинам.
Наблюдается также присоединение реактивов Гриньяра к электро-
фильным двойным углерод-углеродным связям. Было показано, что два
фактора благоприятствуют сопряженному присоединению к а,p-нена-
сыщенным кетонам и сложным эфирам. Сопряженному при соединению
способствуют пространственные затруднения вблизи карбонильной
группы. Например, сопряженное присоединение реализуется в случае
нтор-бутилового эфира кротоновой кислоты, тогда как менее затруднен-
ные эфиры реагируют ио карбонильной группе [43].
СН5
сн,сн- с.(!соос нс: :-л;: + С1ггснф3м§вг
СН3 СНз
НаО: Н
— > CHjiCHjjjCHCHiCOOCHCHsCfla
159
СХЕМА 53. СОПРЯЖЕННОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ РЕАКТИВОВ ГРИНЬЯРА
H3C COOC2H5 сн,ч /СООСЕН, [ |
(I) [45a] + PIiCIbMgC] —> » PhCHjC—CHCN <s5%j сгн/ 4n 1 balls 1 CuCb ЕЦО
(2) 1456] (CHs)sC=C(COOC8Hs)i 4-CHsMgl -7*- (CHS)3CCH(COOC2H6)2 2 1ЦО, H CH(COOCsH3)a Cui 1
(3) [45] (CH3)2C=C(COOC2H5)j4- CH3(CH2),MgBr CHS(CH2)4C(CH3)2 (65%) CHjCOPh Cui 1
(4) [46e] (СНДгС=СНСОИ1 -f- (CHshCH.MgBr > (CHs)2CHC(CHsh 0 0 J MgBr JI
(5) [45г] Hj) 4- CH3C=CH2 [ J 9H1 . (B8%?
Присутствие каталитических количеств солей меди(1) оказывает силь-
ное влияние на соотношение процессов присоединения по карбонилу
и сопряженного присоединения [44]:
О он он
СН3СН=СНССН3 + CH3MgBr —> СН3СН=СНС(СН3)2 4- (СН3)2СНСН2С(СНЭ)2
(SO%j (3%)
о
d и-Bu-jP—Cui
снзсн=снссн3 + CHjMgBr —:----------p-
OH OH
I I
—> CH3CH=CHC(CHa)3 + (CH3)2CHCH2C(CHs)2
H%) (95^)
Изучение механизма этих явлений показало, что в качестве промежу-
точных продуктов образуются медьорганнческие соединения. Катали-
зуемое медью сопряженное присоединение обсуждается дополнительно
в разделе, посвященном металлорганическим производным переходных
металлов. При взаимодействии реактивов Гриньяра с алкилиденовыми
производными Диал кил маловато в или алкилцнапоацетатов образуются
значительные количества продуктов сопряженного присоединения.
И в этих системах доля продукта сопряженного присоединения увели-
чивается при введении солей одновалентной меди [45]. Эта реакция
оказалась полезным методом создания сильно разветвленных алкильных
цепей (реакция 3 в схеме 5 3).
Реактивы Гриньяра (тогда применяют и для введения кислородных
функций, Реактивы Гриньяра легко реагируют с кислородом с образо-
ванием солей гидропероксидов, которые далее окисляют вторую моле-
кулу реактива Гриньяра;
RMgX + O2 —* R—О—О—MgX
R-О—О—MgX + RMgX —+ SROMgX
ROMgX ROH
160
Взаимодействие реактивов Гриньяра с простой связью кислород—кис-
лород лежит в основе метода синтеза трет-бутиловых эфиров, напри-
мер [46]:
О
PhMgBr + (CI 1г)аСО—OCPli —> РЬОС(СНа)з <35-38%}
Активность алкил- и ариллитиевых соединений удобно сравнивать
с активностью реактивоц Гриньяра. Алкиллитиевые соединения более
активны, чем реактивы Гриньяра, и менее склонны к реакциям восста-
новления и сопряженного присоединения. Литийорганические реагенты
более активны в присоединении по карбонильной группе. Это можно
проиллюстрировать, сравнивая активность этиллития и этилмагнийбро-
мида по отношению к адамантанопу: при использовании этиллития же-
лаемый третичный спирт получают с выходом 83%, тогда как с реакти-
вом Гриньяра образуется преимущественно продукт восстановления —
ада манта нол-2. Даже трет-бутиллитий гладко присоединяется к ада-
мантанону, давая сильно пространственно-затрудненный 2-трет-бутил-
адамантанол-2 с выходом 80% [47]. На реакции с лита пор ганнческими
реактивами накладываются ограничения по типам функциональных
групп, которые могут присутствовать й реагирующих молекулах. Одной
из реакций, которые очень эффективны при использовании алкиллитие-
вых реагентов, но плохо идут с реактивами Гриньяра, является син-
тез кетонов из карбоновых кислот [48]. Успех этой реакция зависит от
стабильности образующегося дплитиевого аддукта. Этот аддукт не раз-
рушается до гидролиза, при котором освобождается кетон:
О О' Li+ ОН О
II * I . ЩО I ‘ II
RLi -J-R'CO' U+ —> R'CO’ Li+---> R'COH —> RCR'
I H* |
R R
Некоторые примеры таких реакций приведены на схеме 5.4.
В отличие от реакций образования магниевых р литиевых реагентов
из галогенидов электрофильное замещение с их участием проходит с. вы-
сокой стереоселективностью. Сообщалось о сохранении конфигурации
в реакциях с диоксидом углерода и этилхлорформиатом в качестве
электрофилов [25, 49]. В реакциях алифатических металлоргаиических
соединений с бромом наблюдалась как полная инверсия, так и сохране-
ние конфигурации [49, 50]. В настоящее время не существует исчерпы-
вающей теории реакций электрофильного замещения с участием металл-
иргэнических соединений, способной объяснить эти особенности стерео-
увмйи реакцией.
Исследовалась стереохимия присоединения метилмагнийбромида,
таметилмагния и метиллития, а также других металлорганическнх со-
единений [51]. Хотя обычно стереоселективпость невысока, в общем
случае более предпочтительна атака с экваториального направления,
СХЕМА 5.4, СИНТЕЗ КЕТОНОВ ИЗ СОЛЕЙ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
COOLi + CH3Li
Ц [48й]
г-в|
COOLi СОСНз
I I
(CHS)2CCH2OH+CHjLi —> (CHjlsCCHjOH (40%)
Нк >4 XOOH • zx xCOClR
2^-—\ 4- 2CHsLi —> (90%)
Ph' KCHs Ph' ^СНз
6 Зак. 910
161
приводящая к аксиальному спирту; предпочтительность экваториальной
атаки увеличивается с ростом размеров алкильной группы. Обобщая эти
результаты, можно предположить, что направление присоединения ме-
таллорганическогр соединения к карбонильной группе определяется
пространственными факторами:
М^Ы, МД В г, MgR. (основной продукт)
(минорный продукт) (
Бициклические кетоны также взаимодействуют с литий- и магнийорга-
ническнми реагентами, образуя продукты присоединения с менее про-
странственно-затрудненной стороны карбонильной группы.
В случае насыщенных реактивов Гриньяра обычно не происходят
структурные перегруппировки. Аллильные и гомоаллильпые системы
могут давать продукты, возникающие при структурной изомеризации.
Бутен-2-илмагнийбромид и бутеп-З-пл-2-магнийбромид в растворе на-
ходятся в равновесии:
СН3
I
CHsCH=CHCH2MgBr CH2=CHCHMgBr CH3CH=CHCH2MgBr
Продукт присоединения образуется из последнего соединения, хотя оно
является минорным компонентом в равновесии [52]. Предполагают, что
присоединение осуществляется через циклическое переходное состояние,
что и приводит к аллильной перегруппировке;
О—MgBr
—+ R2CCHCH=CH2
in3
Этот тип присоединения сменяется реакцией по первичному атому угле-
рода, если в реакции участвует сильно пространственно-затрудненный
кетон. Несомненно, что причиной этого является пространственный эф-
фект. •
О ОмеВг
1 I
(СНэ)зССС(СНэ)з + BrMgCH2CH=CHCH3 —> ((СН3)3С]2ССНгСН=СНСН3
Бутен-З-илмагннцбромид находится в подвижном равновесии с не-
большим количеством циклопропилметилмагнийбромида. Существование
этого равновесия было установлено с помощью дейтериевых меток [53]:
НзС.
CH^CHCHiCD-MgBr | \?HCH2MgBr BrMgCH3CD2CH=CH2
D3Cz
Синтез циклопропилметилмагнийбромида [54] и циклопр опил метилли-
тия [55] осуществлялся при низких температурах. При комнатной тем-
пературе образуются нециклические бутен-3-ильные реагенты. При даль-
нейшем удалении олефиновой связи, например в гексеп-5-илмагнййбрсг-
миде, уже не обнаруживается равновесие с циклическими формами [56]-.
, CH2=CHCH2CHzCH2CHj.MgBr ВгМДСНа
182
5.2. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ МЕТАЛЛОВ ГРУППЫ ПБ
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
В этом разделе описаны металлорганические соединения, содержа-
щие такие металлы, как кадмий, ртуть или цинк. Реактивы Гриньяра и
литийорганические соединения можно превратить в производные тяже-
лых металлов реакцией с солями этих металлов. Движущей силой реак-
ции является стремление к образованию ионной соли более электропо-
ложительного металла. Эту реакцию используют для получения кадмий*
и ртутьорганических соединений;
2RMgX + HgX2 —»- R2Hg4-2MgX.
2RMgX-f-CdX2 —> RiCd + 2MgXg
Ртутьорганические соединения можно также приготовить из триалкйл-
боранов [571:
RSB + 3Hg(OOCCH3)j —> 3RHgOOCCH,
Соединения ртути и кадмия гораздо менее активны, чем соединения
лития и магния, и поэтому они оказываются полезными в некоторых
реакциях, где важна селективность. В качестве примера можно приве-
сти синтез кетонов из хлорангидридов кислот с помощью кадмиевых
реагентов, который нашел широкое применение. Кадмийорганические
соединения полезны именно потому, что они слишком мало активны,
чтобы присоединяться к образующемуся кетону, ц вследствие этого ре-
акция останавливается па стадии образования кетона:
RCOC1 + (CH3)2Cd —► рСОСН,
Несколько примеров подобных реакций приведено на схеме 5.5.
В настоящее время ртутьорганические соединения редко используют не-
посредственно в органическом синтезе. Одной из перспективных мето- I
дик, в основе которой лежит возможность получения соединений ртути
СХЕМА БД СИНТЕЗ КЕТОНОВ С ПОМОЩЬЮ
КАДМИЙОРГАНИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ
(1) [57а]
(2) [576]
О
fl
[(CH,)2CH(CH2)s]2Cd + С1ССН,СН2СОСН3 —>
О
II
—> (СН3)3СН(СН2)2С(СН2)2СОСН3 (73-7Ш
СНз
(CHS)2C^CH(CH2)2C=CH(CH2)3COC1 + (C2H5)2Cd —>
СН3
I
—> (СН3)2С=СН(СН2)2С=СН(СН2)3СОС2Н6 Г8О%>
(3) [57в[
(4) [57г]
сну
са-1и—с—сн2сн
I
сн,
о сн, сн, о
II I I II
2 Cd + C1CCH.J—С—fCH2)e—С—CHjCCl
I I
Л сн3 сн3
Ожидаемый даетон
6*
163
из алкенов через борорганические соединения, является синтез первич-
ных галогенидов из алкенов. Этот процесс идет с региоселективностью,
противоположной по сравнению с прямым ионным присоединением бро-
мистого водорода к алкенам с концевой двойной связью [58], т. е. про-
тив правила Марковникова: f
1. Balls
CH9(CHa)eCH=CHs —..Ail > СН3(СН2)8Вг (63«
2. ВГ2
Важное применение в синтетической органической химии находит
цинк. В реакции цинка с этилбромацетатом н карбонильными соедине-
ниями образуются эфиры а-гндроксикарбоновых кислот. Это превра-
щение известно под названием реакции. Реформатского [59]:
ВгСН2СООС2Н5 + Zn -у
О=°
Реакция, по которой образуется металлоргаиическое соединение, по-
видимому аналогична реакции образования реактивов Гриньяра, Од-
нако расположенная рядом кароонильпая группа может делокализовать
отрицательный заряд на атоме углерода, поэтому нуклеофил лучше опи-
сывать как енолят цинка [60]:
О' ZrX
I
С2Н5ООССН2Вг-J-Zn —> С3Н5ОС=СН2 + Br'
Енолят может далее осуществлять нуклеофильную атаку по карбониль-
ной группе аналогично еноляту, образующемуся в процессе депротони-
рования. Замещенные, сложные а-бромэфиры и а-бромкетоны также
, присоединяются к карбонильной группе в присутствии металлического
цинка. Несколько примеров реакции Реформатского приведено на
схеме 5.6,
СХЕМА 5.6. КОНДЕНСАЦИЯ з-ГАЛОГЕНКАРБОНИЛЬИЫХ СОЕДИНЕНИИ
с использованием цинка — РЕАКЦИЯ реформатского
(1) [60й) к СН3|'СН2)3СНСН=О + BrCHCOOCsH, > I » | 2. Н? С2Н5 сн3 он 1 —> СН3(СН2)3СНСНСНСООС2Н5 (87%-т II ОД СН3 он
(2) [60t>] 1- 1 PIiCH=O + ВгСНаСООС2Н5 * Р11СНСН2С0ОС.2Н5 , 2. и* он 1. 7п 1
(3) [600] СЛТз(СНа)4СН=₽О+ BrCH2COOC2Hs * CH3(CHa)4CHCHzCOOCaH5 2- Н он
(4) [60г] 7п, lMtOi3B | Р11СН2СН=О + ВгСН2СООС2Н5 ——> РДСН2СНСН2СОООД 1:м%)
(5) [60<Э] __ -А >014 1, 2п( бйивоя i V=?O + BrCHaCOOC2Hs ► a X X/ - н X/ XCH2COOC2H5
(6) [60в] i .1 i. ] -1 CH3CH=O -• * I I j '-''Xr н -^CHCHa
164
’ 5.3. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
До недавнего времени соединения магния, лития и, в меньшей мере,
кадмия были единственными металлорганическими системами, находя-
щими широкое применение в органическом синтезе. Эта ситуация резко
изменилась за последние несколько лет. Особенно ценными оказались
соединения меди [61]. Одним из первых примеров таких соединений яв-
ляется реагент, полученный из метиллития. и иодида меди(1) [44]:
2CH3LI4-CuI —> (СИзЬСаЫ + Lil
Этот реагент называют диметилкупратом лития. Он селективно при-
соединяется по p-углеродному атому аф-ненасыщепных карбонильных
соединений и обладает уникальной способностью замещать атомы гало-
генов на метил. Диметилкупрат лития реагирует с аллилацетатами по
3№'-механизму. Было показано, что он реагирует с эпоксидами с об-
разованием нециклических алкилированных спиртов. Он присоединяется
также к ацетиленовым эфирам. Известны также примеры подобных ре-
акций с участием разветвленных алкил-, фенил- и вин ил медных реаген-
тов. Несколько характерных примеров таких реакций включены а
схему 5.7.
Было установлено также, что в медьорганических частицах могут
находиться защищенные функциональные группы [62—64]. Например,
Фрид с сотр. [63] синтезировали спирт (2), превратили его в метокси-
изопропил овый эфир, чтобы предотвратить помехи со стороны гидрок-
сильной группы, и затем получили медьорганический реактив:
ОН
1СН=СНСНС6Нц
2
ОСНз
осна ' ОС(СН3).,
ссн3 |
---->• ICH^CHCHCsHu
I. BuL!
------- .,>
& CulUGH&OtaPh
ОСНз ~
OC(CH3)2
LiCu_CH=CHCHCsHn j
Впоследствии было показано, что этот интермедиат удовлетворительно
реагирует с аф-ненасыщепными кетонами с образованием соединений,
которые были использованы в синтезе простагландинов.
Показано также, что можно синтезировать смешанные купраты,
которые селективно переносят только один из углеродных заместителей
[64, 65]. Это важно в тех случаях, когда необходимо ввести с помощью
купратного реагента относительно сложную алкильную группу: в раз-
работанных ранее методиках использовалась только одна из двух ал-
кильных групп у атома меди. Эта методика включает реакцию ацети-
ленида меди с литиевым производным той группировки, которую пред-
стоит использовать в синтезе. Вследствие прочного связывания меди
с ацетиленидным лигандом селективно переносится только другая
.руппа:
Li
1. [(CHsfeNIsP
- ” - с=с
н/
OSiR3
i—СН^СН^НС-Лц
,:S<
24 СТ
^31 Ra
О
СХЕМД S.7. РЕАКЦИИ ЛИТйЯ-МЕДНЫХ РЕАГЕНТОВ
(1) [6U]
(2) [6[а]
(3) [616]
(4) [618]
(5) 161г]
(6) [616]
(7) 161е]
(8) [61е]
(9) [61 ж]
(10) [61з]
Сопряженное присоединение
СН3СН=СНСОСН3 + Me.CuLi -> (CH3hCHCH»COCHs (94%)
(CH2)5COOCHS + LiCufCH^CHjh
сн=сн3
Замещение галогенов
С^иВг + [(СНэ)зС]гСЛ1 - > (CH3)3C(CH2)4CHS
Алкилирование эпоксидов
О НО СМ3
/\ I I
СН3—СООС2Н5 + MejCuLj —► СНЭСН— СНСООС,Н5
Алкилирование а л л и л а й е т а т о в
00 С СНз
(И) [61м] (CHa)2C=CHCHCHsC(CHs)5 + Me2Culi —► (СНАзССН==СНСН2 C(CHs)a
Получение кетонов из к ло р а и г а д рндо в кислот
О О
И (I г
(12) [61к] П=С(СН2)10СС1 + MeaCiiLi — > \’=С(СН2)1(,ССН3
О О
Л Cui II
(13) [61л] (СН3)аССС[ + (СНЭ)2СНЫ —* (СНз)зСССН(СН3)2 (94%)
166
Кори и Познер обнаружили, что с помощью диметилиупрата литп®
можно замещать на метил иод пли бром в разнообразных соединениях,
71 том числе в арил- и випилгэлогенидах [66]:
I -р (СН.^СиЩ
(90%)
PhCH=CHBr + (CHshCuLi —> PI1CH=CHCH3 (81%)
Этот метод замещения галогена на алкил дает гораздо более удовле-
творительные результаты и имеет более общее значение, чем замещение
с помощью реактивов Гриньяра или литийорганических. соединений [67].
В случае аллилгалогенидов и алл ил ацетатов реакция идет с метилиро-
ванием ио двойной связи и сопровождается аллильной перегруппиров-
кой [68]:
HjC ОСОСНз сн3
I I I
сн2=щ—СН(СН3)3СНЭ + (СНЩСиЫ —> СН3—СН2—С=СН(СНг)аСН3 (80Щ
Ацетаты ацетиленовых спиртов также реагируют со смещением пары
электронов, что приводит к образованию алленов [69];
,ООССН3
+ (CHshCuLi
'С=СН
- >=С=СНСН3
(85%)
Насыщенные эпоксиды раскрываются под действием диметилку-
прата лития с хорошими выходами [70]. Ацетильная группа вводится
к менее пространственна-затрудненному атому углерода зноксада:
О ОН
/ \ 1
СН3СН2--<--- + (CH3hCuLi —► CHsCHjCHCHjCHs (88%)
Эпоксиды, содержащие винильные заместители, подвергаются атаке
реагентом по двойной связи с сопутствующим сдвигом двойной связи ц
раскрытием цикла [71]: - ;
(CWPgCuLi + СНг
см3
—> сн3снгс=снспси3
он
Купратные реагенты могут также превращать хлор ангидриды кис*
лот в кетоны и в этом направлении используются наряду с ал кил кад-
миевыми реагентами [72]. Наличие в хлор ангидридах кислот таких
функциональных групп, как циано-, сложноэфирная и кетонная, не ме-
шает успешному ходу реакции [73].
В основе химической активности купратных реагентов лежит ну-
клеофильность по отношению к углероду при сильной предпочтнтель-
пости реакций по алкеновым или галогенидиым фрагментам по срав-
нению с карбон ильными группами. Механизмы реакций строго не были
установлены. В случае сопряженного присоединения принято предпо-
187
лагать [74], что реакция инициируется одноэлектронным переносом от
медь-литиеиой частицы:
О О'
[R^uLib + R'CH^CH^R' —► [R2CuLiJI + R'CHCH=CR' - >
R' О~ R' О'
—> (feCuLihCHCH^R' —> RCHCH=CRf-J-R2CuLi-У Li+-f-RCu
|н*
R' О
R^HCHaCR'
Предполагают, что перенос алкильной группы осуществляется внутри
интермедиата, возникающего при комбинации двух продуктов, возни-
кающих на стадии электронного переноса. В случае норборнильиой
труппы было показано, что конфигурация переносимой алкильной
группы сохраняется [75]:
Z + (СНз"иС:
7
—Си—
I
О /к...
:СНССН3 ~ 1.1..^ о
(СН2}дССН2ССНа
Это и некоторые другие аналогичные наблюдения исключают возмож-
ность переноса алкильной группы в виде свободного радикала.
При исследовании относительных скоростей реакций ди-н-бутил-
купрата лития с рядом органических галогенидов было найдено, что
относительные активности галогенидов весьма сходны с теми, которыми
они обладают в 5\г2-реакциях [76]. Здесь также происходит инверсия
конфигурации атома в месте замещения [67, 77]. Эти факты позволяют
предполагать, что в переходном состоянии осуществляется нуклеофиль-
ное замещение галогена, но детали механизма реакции по-прежнему
неясны.
Среди переходных металлов следующим по значению для органи-
ческого синтеза является никель. Наиболее важные реакции с участием
никельсодержащих частиц приводят к связыванию двух органических
молекул. 6 реакциях аллилуалогенидов с карбонилами никеля обра-
зуются комплексы, в которых аллильные группы связаны с никелем.
Природа этих связей отличается от связей, которые свойственны металл-
органическим соединениям, обсуждавшимся ранее в этой главе. В связи
с никелем участвуют л-орбиталщ поэтому такие металлорганические
соединения называют я-аллильными. комплексами.. Детали их электрон-
ного строения более полно обсуждаются в разд. 5.5.
Вг
№ Ni” *t>
2СН-3=СНСН2Вг + 2Nf(CO)4
Важной для синтеза особенностью этих соединений является их
способность реагировать с самыми разнообразными органическими га-
логенидами с замещением атома галогена на аллильную группу [78],
например [79]:
СН2-=СИВг+ [(СНа^СН—CHi)NiBr]2 —> СН2=СНСН2СН=СН2 (гв%)
—I + [(СН2—CH-CHJNiBrk
СН2СН=СН3
(ЭГ.'а)
168
Механизм реакции детально не исследован; однако в отлйчие от
превращений реагентов купратного типа нуклеофильный характер за-
мещения здесь маловероятен. В приведенном ниже самом общем меха-
низме реакции предполагается, что галогенид присоединяется к нике-
левому реагенту и далее две органические группы конденсируются с эли-
минированием никеля (II):
S— растворитель
, Вг X
/ f
3 Ni + RX ► CH;,
\.Z X “ I
S R
X
I
CHs=CHCHg-Nj-Br—► CH2=CTICHsR + NiBrX
R
Никельорганические интермедиаты, вероятно, участвуют в реакциях
с карбонилом никеля Ni(CO)4i Карбонил никеля вызывает конденсацию
аллилгалогенидов, если реакция проводится в очень полярных раствори-
телях, таких как ди метил форм амид или диметил сульфоксид. Эту реак-
цию можно провести внутримолекулярно с целью осуществления цикли-
зации бис(аллилгалогенидов); ее использовали для синтеза макроцик-
лов, вплоть до 18-чле.нпых [80]:
ВгСНгСН=СН(СНг)иСН=СНСНгВг
Z0
ВгСНгСН=СН(СНлЪС^
BrCH2CH=CH(CH2)aCH/
NitCOb
Другой никелевый комплекс — бис (1,5-циклооктадиен) никель (0)",
условно обозначаемый (COD)2Nt в приводимых ниже схемах, способен
вызывать конденсацию не только галогенидов аллильного тика, актив-
ных и в реакциях с карбонилом никеля, но также и других галогенидов:
бисЦ5~ЦИКЛоокта-
диен)никвль(О) i
Н\ ZPh
нх zc‘ \
;с=с; (46%)
piZ хн
(Si %) (См. [82]}
(CODfeW
{Си. [83]}
Соли никеля (II)
реактивов Гриньяра с
эффективно катализируют взаимодействие
винил- и арил галогенидами. Эффективным
169
катализатором оказался растворимый фосфиновый комплекс
№ (PhsPCH2CH2pPh2)2Cl3 [84]:
Ni(PhsPCH3CMsPPh3i2Cts
CHitCHihCHs
J + CH3(CH2)3MgBr — - —--------->
И2(СН2)2СН,
При использовании вторичных реактивов Гриньяра в определенных ус-
ловиях конечный продукт реакции содержит соответствующий первич-
ный алкильный заместитель [85]. Наиболее вероятный механизм такой
перегруппировки Заключается в образовании ннкельорганическога ин-
термедиата, который затем превращается в алкеновый комплекс никеля.
Далее может осуществляться рекомбинация алкенов с никелем в на-
правлении, противоположном элиминированию:
PR3
PRs CHS
Rsp—Ni—Cl + (CH3)2CHMgX —> R3P—NT—CH
I II
Ph Ph CH3
PhZ I CH
N |
CH3
PRa
RSP—Ni—CH2CHiCHs PhCH2CH2CHa
I
Ph
Реактивы Гриньяра в присутствии ионов Со2+ реагируют с образо-
ванием продуктов конденсации. При использовании алифатических ре-
активов Гриньяра в основном образуются продукты диспропорциони-
рования, возникновение которых можно приписать радикальным интер-
медиатам [86]. Бромид таллия (I) может вызывать конденсацию аро-
матических и вторичных алифатических реактивов Гриньяра, однакб
с основной реакцией здесь конкурируют другие процессы [87]:
I
СНз——MgBr+TlBr —>:СН3—ЛА—ЛА—СНз (91%)
сн3
СПз СНз
I I
CH5CH3CHtCHMgBr+ TIBr —> СН3СН2СН2СН— СНСН2СН2СН3 (50%)
Две алкильные группы, связанные с медью в комплексных диал-
килкупратах лития, конденсируются под действием таких окислителей,
как кислород или нитробензол [88]:
Os
RsCuLi ----г R—R
Соединения типа винилмеди и вннилсеребра, которые можно полу-
чить обменом металл — металл । из соответствующих соединений лития,
подвергаются термическому разложению, приводящему к их конденса-
ции до бутадиена, причем выделение металла происходит при темпера-
туре, близкой к комнатной [89]:
CHsCH^CHLi-HCu.l(PBua)]4 —[CH3CH=CHCu(PBus))tt
—> снасн=снсн=снсна
Г7в
СХЕМА 5 8. СИНТЕЗ БИАРИЛОВ РЕАКЦИЕЙ КОНДЕНСАЦИИ ПО УЛЬМАНУ
Детали механизмов этих реакций неизвестны. Они могут проходить
через одно электр он ное окисление алкильных групп до соответствующих
радикалов с последующей комбинацией двух таких групп. И окисление,
и конденсация происходят, вероятно, еще тогда, когда алкильные группы
находятся в координационной сфере металла, так что участие свободно-
радикальных интермедиатов нс обязательно.
Медьоргаиические соединения, по-видимому, участвуют [90] в из-
вестном с давних пор процессе конденсации ароматических галогени-
дов— реакции Ульмана [91]. Эта реакция идет при нагревании двух
ароматических галогенидов в присутствии медной бронзы. Реакционная
способность изменяется в ряду: иодиды > бромиды 7> > хлориды. Ре-
акции с иодидами и бромидами обычно осуществляются при — 200 °C,
Эту реакцию можно успешно использовать для синтеза несимметричных
биарилов. Большое число примеров реакции Ульмана приведено в ра-
боте [91], несколько примеров представлены на схеме 5.8. Наилучшис
ВЫХОДЫ в этой реакции получают тогда, когда один из ароматических
галогенидов содержит нитрогруппу. В отсутствие таких «активирующих»
заместителей'выходы редко бывают хорошими, часто около 20—30%.
5.4. КАТАЛИЗ ПЕРЕГРУППИРОВОК ИОНАМИ
И КОМПЛЕКСАМИ МЕТАЛЛОВ
Предполагается, что органические производные переходных метал-
лов участвуют также в серии изящных реакций, образно называемых
реакциями переключения связей. Эти реакции типичны для сильно на-
пряженных углеводородов. Ряд таких реакций приведен на схеме 5.9.
Наиболее широкое признание получило такое представление о ме-
ханизме катализа подобных реакций переходными металлами, при ко-
тором началом реакции считается электрофильная (окислительная)
атака по одной из напряженных ст-связей [92], За ней следует мигра-
ция, подобная аналогичным процессам в карбепиевых ионах, и раскры-
тие связи, которое в конечном счете завершается отщеплением иона
металла. Некоторые доказательства промежуточного образования кар-
беивового иона были получены в результате исследования реакций в
Ш
СХЕМА 5.9. РЕАКЦИИ ИЗОМЕРИЗАЦИИ. КАТАЛ ИЗУ ЕМЫЕ ИОНАМИ МЕТАЛЛОВ
Нзс; Н н Н
/=\ СН3 \ / сн3
Н /=\ + НчС (90%)
Н С'И3 н сн3
(оснэдш>й (минорный г
продукт )
(4) [91з]
(5)[ЕИи]
(з)[шж[
нуклеофильных растворителях, в которых может улавливаться проме-
жуточный «карбениевый ион». ... _ ' ,
172
Многие детали механизма этих реакций уже установлены, но оста-
лись еще и Нерешенные вопросы, касающиеся соотношения между
ионом металла и структурой продукта реакции. Изучено, например,
влияние различных производных переходных металлов на направление
изомеризации трицикло [4.1.0.02-7]генгаяа (3) [95]. Разнообразие обра-
зующихся продуктов можно проиллюстрировать результатами, получен-
нымгупри использовании AsBF41 [RhfCOJaCl]2 и SnCh: х
Движущей силой таких перегруппировок является энергия напря-
жения, характерная для систем с малыми циклами. Ненапряженные
углеводороды не реагируют с различными содержащими переходные ме-
таллы частицами, которые вызывают в напряженных углеводородах пе-
реключение связей (валентную изомеризацию).
5.5. МЕТАЛЛ0РГАШ1ЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ С л-СВЯЗЯМИ
Отличительным признаком соединений, которые обсуждаются в
этом разделе, является природа связей углерод—металл. Металлорга-
нические соединения, рассматривавшиеся ранее, содержали в большин-
стве случаев металл, связанный с определенным атомом углерода. Ме-
таллорганические соединения, обсуждаемые в этом разделе, напротив,
связаны с металлами с помощью молекулярных л-орбиталей, которые
делокализованы более чем на один атом углерода. Среди классов орга-
нических молекул, которые способны к образованию связей подобного
типа, находятся простые олефины. Из олефиновых комплексов первыми
были обнаружены комплексы с платиной; позднее были выделены ком-
плексные соединения многих других переходных металлов. Обычно счи-
тают, что связывание в таких комплексах является результатом двух
основных вкладов. Олефиновый лиганд действует как донор электронов
по отношению к атому металла, перенося электроны от заполненной
л-орбиталп* па вакантную орбиталь металла. Рассматривается также
вклад, называемый «обратным связыванием». Он заключается во взаи-
модействии заполненной орбитали металла с вакантной разрыхляющей
л-орбиталью олефина.. Эти два типа связывания представлены ниже:
Такая общая концепция классификации связей пройдет через весь этот
раздел, хотя детали могут меняться в зависимости от природы органи-
ческих лигандов и свойств переходных металлов.
Олефиновые комплексы чаще всего получают замещением некото-
рых других лигандов олефином. Описаны как термические, так и фото-
химические реакции. Олефины могут образовывать комплексы с плати-
173
ной и палладием путем вытеснения молекулы растворителя или гало-
гена из координационной сферы металла [96]:
(CeH5CN)sPdCl3 + 2RCH=CHj —>
RCH=CH2 C! CJ
:Pd/
Pd
Ci CH3==CHR
Общий препаративный метод — вытеснение оксида углерода из карбо-
нильных комплексов металлов [97]:
Конечно, молекулярные л-орбитали органического лиганда могут
быть делокализованы более чем на два атома углерода. Существуют
хорошо охарактеризованные соединения, в которых ^-орбитали распре-
делены между тремя, четырьмя, пятью, шестью я семью атомами угле-
рода. В качестве иллюстрации ниже приведены некоторые примеры
структур с аллильными лигандами:
Димерные бромиды я-аллилникеля(1) легко получаются из аллил-
бромидов и карбонила никеля [79]. Аллилмагнийбромид реагирует
с бромидом никеля с образованием бис (п-аллил) никеля [96]:
2CHa=CHCH3MgBr + <'. \т^ ') + 2Mg.Br3
Металлорганические соединения, содержащие органические лиганды
с циклическим расположением четырех атомбв углерода, представляют
особый интерес, так как такие лиганды являются производными цнкло-
бутадцена. Соединения, содержащие, лиганды такого типа с дополни-
тельными заместителями, впервые были синтезированы в конце пятиде-
сятых годов, а публикация о комплексе незамещенного цикл обута диен а
появилась в 1965 г. [99].
Последующие исследования убедительно показали, что при окислитель-
ном разложении подобных комплексов освобождается циклобутадиен
или его производные. Все имеющиеся доказательства указывают на то,
что эти соединения характеризуются очень малой продолжительностью
жизни, по те продукты, которые были обнаружены в экспериментах
с «ловушками-», лучше всего можно объяснить как результат реакций
циклобутадиенов. Карбоциклическое кольцо в молекуле, шгклобутаднен-
железотр и карбонил а ведет себя как активное ароматическое кольцо.,
С ним были проведены некоторые реакции электрофильного замещения
174
СХЕМА Б.Ю. РЕАКЦИИ ЦИКЛОБУТАДИЕНА
[100]. Подобного рода активность циклических лигандов в металлорга-
нических соединениях л-типа найдена также р в других системах, ко-
торые кратко обсуждены ниже. На схеме 5.10 представлено несколько
примеров реакций, в которых циклобутадиен геЕгерируется при окисле-
нии' его комплекса с трикарбонилжелезом и далее вступает в реакции
присоединения с другими реагентами, присутствующими в растворе.
Первым из металлоргапических соединений л-типа был изучен фер-
роцен. Это соединение — нейтральная молекула, образованная ионом
железа(П) и двумя циклопентадиенил-анионамн. Описаны два удобных
метода синтеза ферроцена [101], основанных на взаимодействии же-
леза (II) с ароматическими циклопентадиен ил-анионами:
Получены аналогичные соединения с другими металлами. Многие нз
них кроме циклопеЕгтадиенил-аниона содержат и другие лиганды, свя-
занные с металлом [102]:
Общее число электронов, отданных лигандами, вместе с валентными
электронами атома (или иона) металла обычно равно 18, чтобы удовле-
творялось «правило эффективного атомного номерам [103J,
175
СХЕМА 5.U, РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ В ФЕРРОЦЕНЕ
( 1) [Ю3а1
На ферроцене и его производных были проведены разнообразные
химические реакции *. Такая молекула ведет себя как обогащенная
электронами ароматическая система и для нее легко осуществляется
большинство типичных для ароматических соединений реакций замеще-
ния. Некоторые примеры реакций показаны па схеме 5.11, Однако такие
реагенты, как галогены, которые являются сильными окислителями,
реагируют по окислительно-восстановительной схеме* с изменением сте-
пени окисления и координационной сферы атома железа.
Область химии, посвященная синтезу и структурным исследованиям
молекул, построенных из атомов или цопов переходных металлов и ор-
ганических лигандов, развивается очень быстро, начиная с I960 годов;
в настоящее время известны тысячи подобных соединений. Это направ-
ление исследований само по себе является важной сферой, в которой
слияние методов и представлений как органической, так и неорганиче-
ской химии привело к созданию многих интересных и потенциально
полезных соединений **,.
* Обширные исследования в области химии ферроцена и его аналогов принадле-
жат А. Н. Несмеянову и его ученикам. См- обзоры: ЖОХ, 1970, т. 40, № 3, с. 505—
514; Organometallic Reactions, NY, Wiley, 1972, v. 4, p, 163—419. — Прим ped.
’* Авторы совершенно не затронули теоретически и ирактичесни очень важную
область органических соединений элементов третьей группы периодической системы Но
имея возможности включить я книгу разделы, посвященные органическим соединениям
алюминия и бора, мы ограничиваемся дополнением списка общей литературы соответ-
ствующими монографиями. Интересную область представляют также органические со-
единения золота; см.’ Schnudbaur Н—Angew. Chem. 1976, № 24, 83i); Nesmeya-
nov A. Perevalova Е. С., Grand berg К. I., Lemenonskli D. A., Bauko&a T. Vt, A/a-
nassoua О. В —J. Organomet. Chem., 1974, 65, p, 131; Usatt R., Laguna. .4., Vicen-
te J—Synth. React Inorg., Aletallorg. Chem., 1977, 7, № 5, p. 463. — Прим. ped.
176
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
J. J Etsch. The Che tn Щ г у of Orgm-mmiAs.llic Compounds, Macmillan, New York, NY,
1967,
G. E Coates, K. Wade, Orgarici'metallie Compounds, V. I, Methuen a Co., London, 1967.
Л Wakefield, Organomagnesmm compounds in otgame synthesis, Chem Ind, (London),
450 (1972).
J.. Л1. Brown, Organolithmm reagents in synthesis, Chem. Ind. (London), 454 (1972).
E. C. Ashby, Grignard reagents, Compositions arid mechanisms of reaction, Q, Rev. Chem.
Soc, 259 (1967),
B. J. Wakefield, The Chemistry of Organolith ium Compounds, Pergamon Press, Oxford,
1974.
Al L, H. Green, Organometallic Compounds, V. IL Methuen a Co., London, 1967
[Al. Грин. Металлоргащпоские соединен f-ш переходных металлов. Пер. с англ./Под
рьд.. С. П Губина М.., Мир, 1972 456 с.]
М Tsutsui, М. JV Levy, A.. .Nakamura, AL Ichikawa, К Mori, Introduction to Metal re-
Complex Chemistry, Plenum Press, New York, NY', 1970.
R. B. King, Transitron-Metal Organometallic Chemistry, Academic Press, New York, NY,
1969
C, IF. Bird, Transition Metal Intermediates in Organic Synthesis, Logos Press, London,
1967.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА ’
О. А Реутов, И И Белецкая, В. И Соколов. Механизмы реакций металлоорганических
соединений. М., Химия, 1972. 1167 с.
Дж Кендешн, К Тейлор, Д Томпсон. Редкими координационных соединений переход-
ных металлов Пер- с англ./Под род. А Н Ермакова М., Л1ир, 1970. 392.
Алюминнйоргапииескне соединения Пер, с нем/Под ред, А. Ф. Жйгача М., Издатин-
лнт, 1962. 326 с
Р Граймс Карбораны М, Мдр, 1974 264 с.
Б. AI Михайлов .Химич' оорсводойтгов М, Паука, 1967 520 с.
А. Н. Несчетное Химия ферроцена М , Наука, i960 606 с,
А. И Несмеянов Элс-мйп।rirjpri'iiiTi'iecKBH химия.- М, Наука, 1970. 874 с
П. Д. Посон, .Химия мета arm органических соединений.. Пер, с англ./Под ред. И. П. Бе-
лецкой М, Мир, 1970. 238 с.
ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В ТЕКСТЕ
I G £.. Coates, К. Wade, Orgfiri.onretAlic Compounds, V. I, Methuen a. Co,, London,
1967, pp. 1—176.
2 . D Seyferth, F. G ,4. Stone, J. Am. Cliem. Soc. 79, 515. (1957); H. Normant, Adv.
Org Chem 2, 1 (I960)
3 . G E> Stucky, R_ E. Rundle, J Am Chem. Sei'. 85, 1602 (1963)
4 , D E. Pearson, D Cowan, J D Beckier, J. Org Chem 24, Ml (1959); D, E. Pear*
son, D Cowan, Org Synrh 44, “8 H964).
5 .1-f P, Dreyfnss, J. Org. Chem. 28, 3269 (T963).
о R D Rieke, S. E. Bales, J. Am Chcrrr Soc SB, 1775 (1974).
7 D. Bryce-Smith., E. T, Bines, Ore Synth 47, ИЗ (1967).
Ashby, R Retd, J. Org Chem ill, 971 (19661
ii H. O. House, d p. TrafUnnte, $ I Evans, J. Org Chem. 28, 348 (1963).
10 E. C Ashby, Al. В Snath, ,) Am Chem Soc. 8ti, 4363 (1964), F. W- Walker,
E. C. Ashby,-] Am Chem Sot. 91,3845 tldeS).
it E. A. Braude, Prog. Org. Chtmi 3, 172 (1955)
12 E> Seufer th, M 4. Wei ner, J Am Chem. Soc. 83, 3683 (1961); J. Org. Chem 26,
4797 (1961). Org Synth 41, 30 (1961) [CO1T, 12, 34 (1964)J,
(3. E, J. Coreu, R //. Woilenberg, J. Org Chem 40, 2266 (1975),
14 IL J. S Winkler, G. Wittig, J Org Chem. 28, 1733 (1963).
15. R G. Jones, H Gilman, Org. React. 6, 339 (1951); H- Gilman, J. IF, Morton, Jr.,
Org React. 8, 258 (19511 [OP, 8, 333 (1’356)1, R. E, Bessy, IF. Kitching, T. Psar-
ras, R Salinger, A. Chen, 7. Chivers. J. Am Chem. Soc. 88,460 (1966) , H. J S. Wink-
ler, H. Winkier, ,T. Am. Chem. Soc. 88, 964 (1966)
15e H- Gtlman, Z. IF, Alorton, Jr., Org. React 8, 258 (1954) [OP, 8, 333 (1956)L
156. В M- Graybill. D. A. Shirley, J Org Chem 31, 1221 (1966).
15e. R. B. Woodward, E. C. Komfeld, Org. Synth. Ill, 413 (1955) [СОП, 4, 587 (1953)1.
15г E. Jones, L AL Moodie, Org. Synth. a0, 101 (1970).
15(9. C. D, Broaddus, J Org Chem. 35, 10 (1970).
16. H. L. Lewis, T. L. Brown, J. Am Chem. Soc. 92, 4664 (1970); P. West, R. Waack,
J. Am. Chem, Soc, 89, 4395 (1967); T. L, Brown, Adv. Orgsmometal. Chem. 3, 365
(1965).
* Дополнение редактора,
177
17. P. D Bartlett. С. V Goebel, №. p. Weber, J Am. Chem. Soc. 91, 7425 (1969).
18 № H. Glaze, G. H. Freeman, J. Am. Chem Soc. 91, 7198 (1969).
19 IP. H Glaze, С M Selman, J Org. Chem 33, 1987 (1968); №. H. Glaze, С M. Sel-
man, J Organomelal Chem 11, P3(1968|
20. T. Yoshtno, Y. Mariabe, -J. Am. Chem See 85, 2860 (1963); H. M. Walborsk.y,
A. E. Fsimg, J Am Chem Soc. 86, 3288 (1964).
21. F R. Jensen, K. L, Nak.amaye, J. Am Chem Soc* 88, 3437 (1966), N. G. Krieghoff,
D 0 Cowan, J Am Ctiern. Scic. 88, 1322 (1966).
22 E Pechhold, D. G Adams, G. Fraenkel, J Org Chem 36, 1368 (1971).
23 G. M. Whitesides, Л1. Witanowski J, D. Roberts, J. Am Chem. Soc. 87, 2854 (1965)'
G. Л1 Whitesides. J. D Roberts, J Am Chem. Soc. 87, 4878 (1965); G. Fraenkel
D. T, D-.x. J Am Chem. Soc 88, 979 (1966)
24 R. L. Letsinger, J Am Chem. Soc. 72, 4842 (1950); D. Y. Curtin, №. J. Roehl, Jr.,
J Am. Chem Soc 84, 1967 (1962).
25. H, M WalborsktJ F J Impastato, ,4 E. Young, J. Am. Cheni- S$c. 86, 3283 (1964);
.D. Seyferih, L. G. Vaugiian, J Am Chem. Soc. 86, 883 (1964); M. J. S. Dewar,
J, Л1 Harris, J Am. Chem Soc. 91, 3652 (1969). * ,
26 H, Ruschig, R. Fugm.ann, № Meixner, Angew. Chem. 70, 71 (1958)
27. R. G. Anderson, M В Sdcerman, D M Ritter, J. Org. Chem. 23, 750 (1958).
28 J F. Garst, R H Cox, J Am Chem. Soc. 92, 6389 (1970)
29 G A. Russell, D №, Lamson, J. Am. Chem. Soc. 91, 3967 (1969); H. R. WJard,
R G Lawler, J. Am Chem. Sec. 89, 55f8 (1967); A. R. Lepl'eu, R. L Landau, J.
Am. Chem, Soc 91, 748 (1969); 7/. R. Ward, R. G. Lawler, R A Cooper, J Am.
Chem. Soe 91, 746 (1969).
30 D. Brifce-Smith, J. Chem Soc, 1603 (1956).
31. R. M Magld, J. G. Welch, J Am. Chem Soc 90, 5211 (19681; R. M. Magld,
E. C Nieh, R. D Gandour, J Org. Chem., 36, 2099 (1971); R. Л4. Magid, E,C.Nieh,
J. Org Chem. 36, 2105 (1971)
32. L. H Sommer, № D, Korte, J Org Chem 35. 22 (1970)
33. L Millon, R Lorne, G Linstrumelle, Synthesis, 434 (1975)'.
34 C. f, Hobbs W C. Hartmann, J Org. Chem. 35, 4188 (1970); R Q Gough,
J. A Dixon, J. Org Chem. 33, 2148 (1968).
35. H Gilman, J Robinson, Org Synth’ II, 47 (1943) ГСОП, 2, 30 (1949)].
36. £. I. Smith, Org. Svnth. II, 360 (1943) [СОП, 2, 259-(1949)].
37. E. C. Ashby, R В Duke, H. M Neumann. j. Am. Chem. Soc 89, 1964 (1967)..
38. H Q. House, J. E Oliver, J Org. Chem 33, 929 (1968); E. C, Ashby, J, Laemmle,
И- №. Neumann, J Am. Chem. Soe 93, 4601 (1971)
38a H Gilman, At E. Catlin, Org Synth I. 182 (1932) [СОП, 1, 515 (194911.
385. E.. E. Dreger, Org Svnth I, 299 11932) [СОП. 1, IM (19491].
38s L. Skattebol, E R H Jones, №. C. Whiting, Org. Svnth. IV, 792 (1963) [СОП, 11,
69 (1961)]
38.? C. G. Overberger. I H Saunders, R. E. Aden, Й. Gander, Org Synth. Ш, 200
(1955) [СОГГ, 4, 542 (1953)]
38ct E R. Coburn, Org Svnth HI, 696 (1955) [СОП. 4, 419 (1953)]
38аЛ' E Drake, G. 8. Cooke. Org Synth. II. 406 (1'943) [СОП 2, 321 (1949)]
38.Ж G H Coleman, D Cra,g, Org Synth II, £79 (1943) [СОП, 2, 193 (1949)]
38a. № №. Moyer, C S Marvel. От. Svnth II, 602 (1943) (СОП, 2, 489 (1940)]
38a № E, Bachman. H. P Hetzner, Org". Svnth III, 839 (1955) [СОП 3, 424 (1952)1
38k, 7. Colonge, R Маген, Org Svnlh IV, 601 (1963) [СОП, 10, 32 (I960)].
38л C A. Dornfeld, G H Coleman, Org. Svnth III, 701 (1955) [СОП 4, 22 (1953)]
38 .И G. В Bachman, Ortz Svnth II, 323 71943) [СОП, 2, 295 71949)}.
’ 38« J. E. Callen, C. A Dornfeld, G H Coleman, Org. Synth. Ill, 26 (1955) fcon 4
75 <1953)1. 1 ' ’
38o R В Moffett. R L Shrmer, Org Svnth. Ill, 562 (1955) [СОП, 3, 321 (1952)]
38n. D M. Bowen, Org. Synth III, 553 (|Е55) ГСОП, 6, 70 (1956)1.
38p H. Gilman, R И. Kirby, Org Synth. I, 353 (1932) [СОП, 1, 267 (19191].
38г. D. E, Pearson, D Cowan, Org Synth 44, 78 (1964)
38fr R. B. Moffett, Org Synth IV, 605 (1963) [COII, 6, 50 (1956) J.
38y O. Grummiit, E. E Becker, Org Synth IV, 771 (1963) [СОП, 4, 504 (1953)1.
380 С. E, H. Allen, S Converse, Org. Synth If 221 (Ю32 [СОП, 1, 207 (1949)11
39 E. L Eltel, F W. Nader, J. Am Chem Soc 92,584 (1970)
40 D. O.. Cowan. H. S Mosher, J Org. Chem 27, I (1962).
41 . J. S. Birtwistle, К Lee, J. D. Morrison, №. A, Sanderson, H. S, Mosher, J Org.
Chem 29, 37 (1964)
42 H. O. Hoy.se, D D. Trafieante, J Org Cftcm. 28, 355 (1963).
43 I. Munch-Petersen, Org Synth 41, 60 (1961) [СОП, 12. 85 (1964)].
44 . H. О House, № L Respess, G M- Whitesides, J Org Client 3.1, 3128 (1966).
45 . R Л! Schisla, №. C. Hammann. J Org Chem 35» 3224 (1970).
46a F. S Prout, R J Hartman, E P -Y. Huang, C. J. Korpics, G. R. Ttchelaar Ore.
Synth IV, 93 (1963) [СОП, 7, 10 (1956)].
456.E. L.. Eliel, R. O. Hutchins, ЛЕ Ktioeber, Org Synth 50, 38 (1970),
45a F. D. Lewis, T A, Hilliard, J. Am. Chem. Soc. 92, 6672 (1970).
178
45г Н. О, House, R. Л Latham, С D. Slater, J Org Chem 31, 2667 (1956) .
46 . С. Frlseil, S‘,-0. Lawesscm. Org Svnth. 41, 91 (1961) [СОП, 12, 159 (1964)].
47 , J. L. Fry. E At Engler, P von R'. Schleyer, J. Am. Chem. Soc. 94, 4628 (1972)2 ,
48 M. J. Jorgenson, Org. React. 18, 1 (19/1)
48a. T. M Bare, H. О House. Org Svnth. 49, 81 (1969) .
48 6.7?. A. Schneider, J. Meinwald, J Am. Chem. Soc.. 89, 2023 (1966)'.
48a. С. H. DePuy, F. F Brettbcil, К R DeBruin, J. Am Chem. Sot 88, 3347 (1966),
49. D. E. Applequist, G, /V. Chmurny, J Am. Chem Sor 89, 875 (1967).
50. IP, H. Glaze, С M. Selman, A. L. Ball, Jr, L. E. Bray, J. Org. Chem 34, 641 (1969),
51. E. C, Ashby, J. T Laemmle, Chem Rev. 75, 521 (19/5)
52. R. A. Benkeser, F G. Young, F. £. В roxter m an, D. /1. Jones, Jr, S. I. Piaseczyn-
ski, J Am. Chem Soc 91, 132 (1969).
53. M. E. H. Howden, A. Maercker, J. Burden, J. D. Roberts, J. Am Chem Soc. 88,
1732 (1966).
54, D. J. Patel, C. L. Hamilton, J. D Roberts, J Am Chem Soc. 87, 5144 (1965).
55, P. T. Lansbury, К A, Pattison, F A. Clement, J. D. Sutler, J Am. Chem. Soc. 86,
2247 (1964).
56. R. C, Lamb, P. F. Ayers, 44 К Toney, J. F. Garsi, J. Am. Chem. Soc. 88, 4261
(1966).
57. /?; C, Larock, H. C. Bro-Jen, J. Am Chem Soc 92, 2467 (1970)
57 a. J, Cason, F. S, Prout, Org. Synth III, 601 (1955) [COIL 4, 314 (19o3)].
576. 7. F. Ralls, B, Riegel, J. Arn. Chem Soc 77, 6073 (1955) .
57a. R. AL Scfus/n, F. C Hamnrann, J Org Chem. 35, 3224 (1970),
57г. At Miyano, C, R Dorn, -J Org Chem 37, 268 (1972).
58 Л J. Tufanelto, M At Hovey, J. Am Chem. Soc. 92, 3221 (1970).
59. R. L. Shriner. Org React. 1, 1 (19421, At F Rathke, Org. React. 22, 423 (1975)
[OP, J, 9 (1948)].
60, F. R. Vaughan, H. P. Knoe.ss, J. Org Chem 35, 2394 (1970).
60a К L. Rinehart, Jr., E. G. Perkins, Org Synth IV, 444 (1963) [СОП, 9, 38 (1959)].
60fi C. R. Hauser, D. S- Breslow, Org Synth 111, 408 (1955) [СОП, 3, 518 (1952)],
60a J. F, Frankenfeld, J. J. Werner, J Org Chem 34, 3689 (1969),
60г, M. F. Rathke, A Lindert, J Org Chem. 35, 3966 (1970),
бой Л F Ruppert, J, D White, J Org Chem 39, 269 (1974).
60e. T. A. Spencer, R. F. Britton, D S Watt, J. Am Chem Soc 89, 5727 (1967).
61. G. H, Posner, Org React 19, 1 (1972); Org. React 22, 253 (1975).
610.77 . 0. House, F. L Respess, G. At Whitesides, J, Org. Chern. 31, 3128 (1966),
616.7. A. Marshall, G At Cohen, J Org. Chem. 36, 877 (1971).
61a F. S. Alvarez, D. Wren, A. Prince, J. Am. Chem. Soc. 94, 7823 (1972)..
61г. E. J, Corey, G H. Posner, J. Am. Chem Soc. 89, 3911 (1967).
61t4, F. E. Konz, F. Hechtl, R. Huisgea, J. Am Chem. Soc, 92, 4104 (1970),
61г. E_ /, Corey, J, A. Katzenellenbogea, N. F- Gdrnan, S, A, Roman, B, F, Erickson,
J_ Am Chem. Soc. SO, 5618 (1968).
61 ж E. E. van Tamelen, J. P, McCormick, J. Am Chem. Soc. 92, 737 (1970).
613 . C. R, Johnson, R F. Herr, D. At Wieland, J. Org Chem. 38, 4263 (1973).
61a .R. J. Anderson, С. A. Honnck. J. B. Siddail, J_ Am. Chem Soc. 92, 735 (1970)'.
61». G. H, Posner, С E Whitten, P E McFarland, J. Am Chem. Soc. 94, 5106 (1972).
61.1. J.-E. Dubois, M Boussu, C. Lion, Tetr ahc.'.iron Lett, 829 (1971).
62 E. J. Corey, 1. Katzenellenbogen. J Am Chem Soc. 91, 1851 (1969); 7. В Siddail,
M, Biskup, J. H Fried. J Am Chern. Sot. 91, 1853 (I960), E. J. Corey, C. U. Kim,
R, H. K. Chen, AL Takeda. J. Am Cfiem Soc. 94, 4395. (1972).
63 A, F. Kluge, K. G. Uni eh, J. H. Fried, J. Am Chem Soc. 94, 7827 (1972).
64. E J~ Corey, D. 7. Beam.es, J. Am Chem. Soc 94, 7210 (1972).
65 H, 0, House, At 7. Urnen, J. Org Chem 38, 3893 (1973) -
66 E. J. Corey, G. H Posner, J. Am Chem. Sot. 89, 3911 (1967).
67, G. AL Whitesides, F. F. Fischer, Jr., J. San Filippo, Jr, R. F, Bashe, H. 0. House,
J. Am Chem Soc 91, 4871 (1969) .
68, JZ J. Anderson, C. A, HenGck, J. B. Siddail, J Am. Chem. Soc 92, 735 (1970);
E. E. nan Tamelen, J. p, McCormick, J Am. Chern Soc. 92, 737 (1970).
69. P. Rona, P. Crubbb, J Am. Chem Soc 99, 4733 (1968)
70 C. R. Johnson, R. F. Herr, D. M. Wieland, J Org. Chem 38, 4263 (1973).
71. R. L Anderson, J Am Chem Soc 92, 4978 (1970), R. F. Herr, C. R. Johnson, J
Am. Chem, Soc 92, 4979 (1970).
72, G. H. Posner, С E Whitten, Tetrahedron Lett, 4647 (1970).
73 G. H. Posner, С E Whdten, P E McFarland, J Am Chem Soc 94, 5106 (1972).
74. H 0 House, M. J Umen, J Am. Chem See 94, 6495 (1972).
75 G. M Whitesides, P. E Kendall, J Org. Chem 37, 3718 (1972).
76. F. H. Mandeville, G. H. Whitesides. J. Org. Chem 39, 400 (1974).
77. C. R. Johnson, 0 A Dutra, J Am Chem See 95, 7783 (1973).
78. At F. Semmelhack, Org. React 19, ИЗ (1972).
"9. £_ J. Corey, M F. Semmelhack, J Am. CJieim Soc 89, 2755 (1967)
89. E^J. Corey, E. K. F, Wat, J. Am Chem. Soc 89, 2707 (1967)-
81. E, J. Corey, H, A Kirstl J. Am. Chem, Soc. 94, 667 (1972).
179
82. ,И. F. Semme"ia<::k, P /If HeEpnst, L, D Forres. J Am Chcni. Sot 93, 5908 (1971).
83 -M. f Seminellimik, P. Л1. HeT/mt, ,1 D. Gor/ntnsfci, J .Am Chem Sue, 94, 9234
(1972)
84, л, Гат,да, Л'. Sumitanl, ,M. Kitmada.. J Am Chetm -Soc. 94, 1374 ( 19/2).
85. Л Tamao, У Rtso, K... Suimtan[. M iGi.m cilia, J- Afli. Chem Sot.. 94, 9268 (1972).
86 IF.. В Smith, J Org Chem 26. 42U6 (1961 j
87. А .McKiltlop, F.. [ Eisora, F. c. 7'iiqlor, ..[. Am Chem. Sue. 99, 2123 (1968)
88 G jl-f Wluiestdes, J, Sun /iltppo, Jr, C. P. Cateu, E / Panek, J.. Aiti Chem, Soc,
89, 5302 (1967).
89. G, M. IFfufe sides, С P Casern, I-, К Krieger, I Am Ch;m. Soc. 93, 1379 (!“73.
90. T Cohen, T.. Poelh., J A.m Chem Sot 94, 4363 (19721. .4 H., Ее’лчп, T. Cohen,
Tetrahedron Lett, 4531 (19651, "[.. Cohen, G. Elrpak, Tetrahedron Lett., 143
(.1975).
91. P. E Fanta, ClKtii Rev. 64, 613 ([9641, Svriihems, 9 (T9/4)
910. C F H. Allen, Г P. Pinger t. ,1 Am Chem '.Son 64, 2639 (1942)
910. Л). R Petiit, /. C Tattoos J Chem Soc. 1071 (1954)
91#- P. 1 Siifidberg R VC Heiriizclmnn. J Or* Chrm 39, 2516 (19741-
9k’ R. C Fuson.. E A. Cleveland, Org Svrrlh III, 339 (.1955.1 [СОП 3, 2[6 (1952)].
913 F. Wrisfers, L. Brener, R Pettit, J Am. Chem Soc 92, 7499 f [9701.
91# K L Kaiser, R. F. Childs, P Л1. AfmrLs, J. Am Chem Soc 93, 1270 (1971)
91* L,,. A. Paquette, R ₽. Hanzel, S E IT risen., J Am. Chem Soc 93, 2335 (1971).
913 L A. Paquette, G R Allen, Jr, R P. Hensel, J. Am. Chmn Soc. 92, 7002 (1970),
91Д P G Gassman, F. ,f. Wlll.ni.ms, J Am Chem Soc 92, 7631 (1970).
91ft. L Cossar, P £. Laimi, I. Huipmn J Ara. Chem. Sr/c 92. 6356 flOrO'i.
914 IF. G Dauben. С H Sehrdthorn, D L Wlialen, J. An Chem Soc. 93, 1446 (1971).
92 T. J. Katz, S A. Cerehce, J Am Chem Soc. 91, 2405 (1969), 91, 6519 (1969),
L Ciissar, P. F:. Eaton, J. Halpern, J. Am. Chem -Soc. 92, 3516 (1970); P G Gass-
tnan, F. F Williams, J Am Chem Soc. 94, 7733 (1972), I.... .4 Paquette, S, E. IW-
son R. P. Henzel, G R Allen, Jr., J Am Chem. Soc 94, 7761 11972).
93. K. L. Kaiser, R F. Childs, P M Ma:.tlts, J Am Chem Soc. 93, 1270 (1971).
94. L, .4. Paquette, S E. Wilson, R, P Hensel, J. Am Clietn Sot. 94, 7771 (1972),
95. P G_ Gossmws, T /. Atftm.s, -I. Am Chem. Soc. 94, 7748 (1972).
96. Al. S, Kharasch, R. C. Stiller, F, R. Mayo, J Аш. Chem Sot 60, 882 (1938).
97. / Chat I, L_ Al Venanzl, -J. Chem. Sot, 4735 (I957).
98- E>. Walter, G Oft# Angew. Chem Int. Ed. Engl 5, 897 11966)
99.. G F Emerson, L. Watts. R Pettd, J.. Ant Chem. Soc. 87, 131 (1965), R. Pettit,
J.Heneru, Org Syth 50,21 (1970).
100- } D. Fitzpatrick, L Watts, G. F, Emerson, R Peliii, J. Am. Chem Soc 87, 3254
(19651.
300a. 7. C. Barborak R Pettit. J Am Chem. Soc 89,3080 (1967)
1006 J. C Barborak, L. Waits, R. Pettit, J. Am. Chern Soc. 88, 1328 (1966).
lOOe. L Watts. J. D. Fitzpatrick, R. Pettit, J. Am Chem. Soc 88, 623 11966),
lOCte. P. Refaes E Непегц, R Pettit, i. Am Chem... Soc 91, 5889 (1969'1
101. G. WAikinson, Org Sytoh 1V, 473, 476 (1963) [СОП, 8, 61, 67 (1958)]
102. Л4. £.. Fl. Green, Organ mm1 fa) t ip Compounds, V. II, Merhunn з Co., London, .1968,
pp 90—139 [M. Г ран .Мс-талдартттчесрпс cm един ели л -пгрелодпих металдйв. Пер.
с энг,.1/Поп. рй С. П Гуотна М, .Мир. 1972. 436 с].
ЮЗ. Л4. Tsutsui, М Л' Levy, .4 Nakamara, Af hh.ifcava. К, Mc'iri, Introduction to Metal
л-Cotiiplex Chermst.ry, plenum Press, New York, NT, 1970, pp 44—15.
lQ3rr R- В Woodward, M Rosenblum, AL C. Whiting, J Am. Chem Soc 74. 3458 (1952).
1036 ДГ. Rosenblum., U7 G liotr.ells, .4. A. Banerjee, C. Beane it, E Arn Chem. Soc 84,
2726 (1962).
!03e. 44. Rausdi, ЛТ Vogel, H Rosenberg, J. Org Chrm 22, 900 f J9,j7)
103e. D. Lednicer, C. R. Hauser, Org Syntti 40, 3 L (196')).
ЗАДАЧИ
? (Литература к этим задачам приведена и а с 436)
•—5.1, Укажите, как можно синтезирог.агь к .3 ;;•. ,дае из следующих металл органических
соединений из легко доступных исходных аы.т.гж.ний.
(а) 1О/“ Na^ (; • М£Вг
(6) СН2=ССН3 <г> СНг—СОСНа
Lt Li
180
©
(д) [(СН3)3СО-С'и-СЧСН31г] bl
(е) (СНз)2МСНгИ j
I Si .)
СН.,
ЗД>—СНСНСНз
с'г(СО)з он
— 5,2, Предскажите структуру основного лигийоргапического соединения, которое
должно образоваться при мета л,пировании каждого из указанных ниже соединений.
Аргументируйте Вант предсказания За исключением примера (е) использовали н-бу-
тнллитий. В случаях (б), (а) для ускорения металлирования применяли тетраметил-
этилендиамин; в примере (а) использовали грег-бутиллитий.
(«)
<0
(СН8)2С-СП2
(е) [СНз(СНа)&РСН3
— 5,3, Предложите метод синтеза каждого из следующих соединений ня основе легко
доступных веществ с использованием мет и л л органических реагентов:
(a) CH^CHCHjCHjCHjOH
Н,С ОН
б) сн2=с—с[сн2сн2снгси3)г
он
(в) РЬС(СН3ОСН,)2
(&) (СН3)3ССН(СООСаНЕ)2
(в) СНг=СНСН==СНСН=СНа
— 5.4. Предскажите продукт каждой из следующих реакций:
(в)
PhCH3CH2OSO2
—CHS + [СН3(СИ2)2]2Сц1.1
(д)
СНОП
4-2CHsMgI - >
14
(е)
4- LilCH^CHCuCssCCtCHshJ
— 5.5. В реакции пиррола с этилмагнцибромпдом образуется мапшепая соль пиррола,
которая в свою очередь реагирует с f —) -Р-бромбутаном с образованием смеси 2- И
3"{бутиЛ"2)п;грролсь. Окисление этой смеси приводит к (+}"2-мстнлмасляной кислоте.
Опишите, как Вы могли бы определить стереохимический ход (инверсия или сохране-
ние конфигурации) реакции к он. дер с а щит
— 5,6. И се лсд о в алась кннетика реакции метилмагннйбромида с избытком 2-метил бен •
зофсноиа Ома пе в од'пишется какому-либо простому кинегическому закону, Однакб,
если к MgEr-j прибавить избыток CHjMgBr. то реакция приобретает первый порядок
ио CH3MgBr И наблюдаемая константа скорости уменьшается. Как MgBr2 может
влиять на кинетику реакции? Основываясь па Вашем знании свойств реактивов Гринь-
яра, предложите общее кинетическое выражение, которое следовало бы ожидать в от-
сутствие добавок MgBr2 Аргументируйте каждый член .в Вашем кинетическом выра-
жении
— 5.7, Мет а лян рьв ан не (4) и (5) трет-бутвдм-идом лития осуществляется в тетрат и дрол
фураце при —78 “С При па/рьвацни до -—25 °C образуется раствор фуксинового цвета,
который при разложении водой даст смесь нитрилов Hite- Я транс-и-бензил коричных
кислот (в соотношении I : 1). Коиствнта скорости образования частиц фуксинового
цвета из (4) в 42 раза больше, чем из (5)- Объясните этот результат.
— 5.8. В реакции эпоксида бутена-) с метиллитяем образуется пентанол-3 с выходом
90%. В противоположность этому, метал мапшйбромид в подобных условиях дает не-
сколько продуктов, показанных ниже. Объясните разницу в реакционной Способности
двух металл органических соединений но отношению к этому эй оксиду.
О ОН 1
/ \ СНзМрВг I
CH3CHj—НС—CHS ----------(СН3СНгЪСНОН+ СНзСН2СН3СНСНа+
<5%>
ОН он
) 1
4- CHsCH-jCfCHsJs + CHjCH2CHCHaBt
{63%)
— 5.9. Сформулируйте механизм следующих перегруппировок, катализируемых и она мп
серебра. Обратите внимание на то, чтобы механизм объяснял наблюдаемую стереохи-
—5.10, При реакциях различных электрофильных производных переходных металлов
с производным бицйк,по[1 1.0]бутапа (5) возникает смесь четырех соединений, обра-
зующихся в различных количествах, Покажите, какие связи разрываются при обрззова-
182
иии каждого продукта В тех случаях, где есть 1 геопреде л епиостъ, предо отгиттг дау:’,
менты с мерными атомами, которые помогли бы сделать выбор между различные
г, о з мо жц остями.
СН,
\
х С=сн,
"ГН3
- 5.1 1. Сформулируйте
серебра,
механизм «атали-за
показанной ниже перегруппировка ионами
-5,12. Напишите структуры металлорганических соединений следующего состава;
(a) Cr(CsHs)(CO)3 (a) NTa2Fe(COq)
(б) Fp (нор борца диен) (СО)Э (с?), Со4СО)(2
(a) N1 (цикло пента диен) (циклопентеи) (—2Н)
— 5.13. Предложите механизмы следующих реакций;
11Л И.' '.сч >: ,_" г;1з
(а) ----- -> Цснти
CrfCOlj снз
, \ 1 Pfl I1!'ь5'4 Viir/
' ILZ 2 NiilUl, I
И1' , РеШ2 '' ^reiCOj,
M1.CSCCB, Ц'И31Х[!
— 5,14. Показанные ниже- превращения требуют более одной стадии, но в каждом слу-
чае а ходе синтеза используются мегаллоргаинчеекяе реагепты Предложите эффектив-
ные методы осуществления этих прекращений с использованием в качестве источников
зсех атомов углерода указанных здесь веществ.
183
Вг
I
ВгСНгС=СН2,
HN(CH5)2
СИ2=СНВг
— 5,15, В каждом из указанных ниже случаев применение мсталлоргацвческих реаген-
тов позволяет провести превращение в одну стадию. Укажите структуру требуемого
для этого металл органического соединения.
Н8(\ ,СООСН3
(а) СНзС^ССООСНа —>
СНзс/ '
^СНг
соосн3
(г)
(<?)
(е)
(ж)
(•)
о . О
II . II
С1С(СНг)еСООС2Н5 (СН3)2СН(СН2)2С(СН2)6СООС2Н5
I II I / \
Ph(CHs)iCH=C^CHs)sCC(CHs)j —-* Ph(CHs)jCHF=C<CH.5tjC~C(CH,)s
Al . 4C=CHS
CI Н6С/
184
ГЛАВА 6
ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЕ, ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНЫЕ
ПЕРЕГРУППИРОВКИ II ЭЛПМПРОВАНИЕ
Для большинства реакций, рассмотренных в этой главе,, характерна единая схема,
заключающаяся в перераспределении валентных электронов реагирующей молекулы или
молекул. Эти реакции обычно протекают через четырех-, пяти- или шестичленное цикли-
ческое переходное состояние Другой общей особенностью этих реакций является то,
что необходимая для протекания, реакций энергия доставляется термическим ил.н фото-
химическим возбуждением одной нт реагирующих молекул Полярные или радикальные
реагенты, имеющие высокую потенциальную энергию, в циклоприсоединении обычно не
участвуют.
Многие из рассмотренных реакций протекают как согласованные процессы и мо-
гут трактоваться в рамках концепции контроля орбитальной симметрией, изложенной
в гл. 10 кн. 1. Некоторые hi реакций., аналогичные по стехиометрии, протекают через
короткоживущие интермедиаты, что было установлено при тщательном исследовании
механизма этих реакций.
6.1. РЕАКЦИИ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ
Реакции, рассмотренные в этом разделе, протекают с образованием
нового цикла из двух реагирующих молекул. Подлинно согласованный
механизм требует наличия единственного переходного состояния и по-
этому отсутствия интермедиата на реакционном пути между реагентами
и аддуктом. Ниже приведены две типичные реакции циклоприсоедине-
ния, которые, как полагают, проходят по согласованному механизму:
Четкое представление о механизме согласованного присоединения
можно получить при его формулировании в рамках теории молекуляр-
ных орбиталей. Рассмотрение молекулярных орбиталей реагентов и
продуктов показывает, что в некоторых случаях возможно плавное
превращение орбиталей реагента в орбитали продукта. В других слу-
чаях без учета симметрии и пространственной ориентации орбиталей
реакции представляются осуществимыми, однако при тщательном ана-
лизе свойств орбиталей оказываются необходимыми переходные состоя-
ния с высокой энергией Такое рассмотрение позволило описать многие
типы циклоприсоединения как «разрешенные» или «запрещенные». Как
обсуждалось в тл. 10 кн. 1, применение принципов орбитальной симме-
трии позволяет сделать вывод о том, возможна ли энергетически данная
согласованная реакция или нет. В этой главе уделено особое внимание
синтетическим применениям такого рода реакций. Те же принципы ор-
185
витальной симметрии, которые дают информацию о возможности протек
капия данной реакции, часто позволяют предсказать и стереохимию про-
дуктов циклоприсоединения, Возможность такого предсказания является
привлекательной особенностью этих реакций.
6.1.1. РЕАКЦИЯ ДИЛЬСА - АЛЬДЕРА
Присоединение алкенов к диенам является очень ценным методом
построения шестичленных карбоциклических соединений.. Это превра-
щение известно как реакция Дильса — Альдера [1]. Согласованная при-
рода механизма я стереоспецифичность реакции были общепринятыми
и строго установленными особенностями этой реакции задолго до выяс-
нения значимости орбитальной симметрии. В терминах орбитальной сим-
метрии реакция Дильса — Альдера классифицируется как разрешенный
процесс [B4s + a.2s]-цикл о присоединения. В процессе циклизации сохра-
няется стереохимия и диена, и алкена (алкен часто называют диенофи-
лом). Для процесса присоединения необходимо, чтобы в переходном со-
стоянии диен принимал кщще-конфориацпю, при этом диен и алкен
подходят друг к другу в параллельных плоскостях. Свойства орбиталь-
ной симметрии системы способствуют стабилизации переходного состоя-
ния за счет связывающего взаимодействия между атомами С-1 и С-4
диена и углеродными атомами двойной связи диенофила при шестицен-
тровом расположении:
Другие стереохимические особенности переходного состояния в не-
которых случаях могут привести к смеси продуктов. Это определяется
относительной ориентацией диена и диенофила в переходном состоянии.
Ниже представлены две возможные ориентации, которые приводят
к эндо- и экзо-присоединениюг
*
эа’зо- присоединение.
эядо - прае осд ине ние
Будут ли различаться продукты эндо- и .здзо-присоединения, зави-
сит- от характера замещения в диене и диенофиле. Например, при уча-
стия в реакции бутадиена или транс-симметрично замещенного алкена
в качестве одного из реагентов при любой ориентации образуется один
и тот же продукт, эндо-Присоединение обычно предпочтительнее, осо-
бенно в том случае, когда заместители X или Y являются ненасыщен-
ными, например карбонильной группой. Преимущество этого, часто сте-
рически более затрудненного способа присоединения является результа-
том комбинации диполярного и ван-дер-ваальсового притяжений, а так-
же орбитальных взаимодействий, включающих группы X (или Y) и
диеновую систему, Относительная значимость каждого нз факторов, оп-
ределяющих соотношение продуктов экзо- и знЗо-прнсоедипеяия, изме-
няется от одной системы к другой [2].
186
При присоединении Дильса — Альдера хорошо изучено электронное
влияние заместителя. Для реакций с большинством диенов наиболее
пригодны алкены, которые содержат электроноакцепторные группы. Так/
к наиболее реакционноспособным диенофилам относятся хиноны, малеи-
новый ангидрид и ннтроалкены. Эффективными диенофилами являются
также а,₽-ненасыщеялые сложные эфиры, кетоны и нитрилы, Важно
отметить, что при использовании электр оно дефицитных диенов предпо-
чтительно применять богатые электронами диенофилы; это значит, что
полярность переходного состояния становится обратной. Например, реак-
ция гексахлорциклопентадиена со стиролами ускоряется при наличии
в молекуле стирола электроне донорных, групп [3].
Вопрос регцоселективиосш возникает при несимметрично замещен-
ных диенах и диенофилах. В приведенных ниже случаях обычно наблю-
дается предпочтительность орто- и гшрй-ориеитаций, соответственно;
л ета-
ПДрЛ"
(основной продукт)
<?0ТО
(ОСНОВНОЙ Продукт)
Это можно объяснить качественным рассмотрением молекулярных мо-
делей, которое приводит к выводу, что переходное состояние благо-
приятно при максимальном взаимодействии ВЗМО диена и НСМО ди-
енофила (4]. НСМО диенофила сильно взаимодействует с ВЗМО диена
в том случае, когда X является электронодонорной, a Y — электроно-
акцепторной группами (наиболее общая ситуация). Коэффициенты этих
молекулярных орбиталей оказываются наибольшими при атоме С-4
диена и атоме С-2 диенофила. Таким образом, благоприятным является
связывание, приводящее к орго-изомеру, потому что при этом форми-
руется связь между четвертым углеродным атомом диёна и вторым
углеродным атомом диенофила.
Циклоприсоединение по Дильсу — Альдеру чувствительно к стери-
ческим эффектам двух главных видов. Об ьемпегые заместители, имею-
щиеся в диенофиле, или заместители у концевых атомов диена могут
затруднять подход обоих компонентов друг к другу, снижая скорость
реакции. Это видно на примере относительной реакционной способности
1-замещенных бутадиенов при взаимодействии с малеиновым ангидри-
дом [5]; _________________
К йота 135 °С)
Н I
„ СНз 4.2
./ >-р С.ЦН <0.05
При замещении водорода метильной группой происходит некоторое
увеличение скорости, вероятно, в результате электронного влияния,
тогда как введение трет-бутильмого заместителя приводит к значитель-
ному понижению скорости. Очевидно, сгорическое замедление подходя
диенофила, вызываемое метильным замен ггтелем, незначительно по
сравнению с его электронным влмяниелг В прнеутетвни очень а&ъемн-
стой трет-бутильной группы преобладает стерическнй эффект.
187
Другой стерический эффект связан с внутримолекулярным оттал^
киванием ван-дер-ваальсового типа между заместителями диена. При-
нятие диеном s-qw с-конформации в переходном состоянии может сопро-
вождаться неблагоприятным отталкиванием заместителей, которые в ос-
новном состоянии заметно не взаимодействуют. В реакции с тетрациан-
этиленом (очень реакционноспособным диенофилом) тданс-пентадиен-1,3
в 103 раза реакционноспособное, чем 4-метил пента дней-1,3, поскольку в
последнем имеется неблагоприятное взаимодействие в s-ци с- кон форма-
ции между дополнительным метильным заместителем и водородным
атомом при С-1 [6]:
СНз
К ^отн
Н 1
СН3 ИГа
Относительно небольшие заместители при С-2 и С-3 диена оказывают
незначительное стерическое влияние па скорость реакции Дильса — Аль-
дера. 2,3-Днметилбутадиен реагирует с малеиновым ангидридом при-
близительно в 10 раз быстрее, чем бутадиен, вероятно, в результате пре-
обладания электронного влияния. Из-за предпочтительности s-qwc-Kon-
формации по сравнению с s-транс-конформацией 2-грет-бутнлбутадиен-
1,3 в 27 раз реакционноспособнее бутадиена.
|ДН
При взаимодействии 2-т/эет-бутил бутадиен а-1,3 с* малеиновым ангидри-
дом энергия активации составляет только 6,3 ккал/моль и конформа-
ционное равновесие основного состояния непосредственно отражается
в скорости реакции. Присутствие трет-бус ильных заместителей одновре-
менно при С-2 и С-3 мешает возникновению s-ч «с-конформации, поэтому
2,3-ди-трег-бутилбутадиен-1,3 не вступает1 в реакцию Дильса — Аль-
дера [7].
Отмечено, что кислоты Льюиса, особенно хлорид алюминия, катали-
зуют циклоприсоединение Дильса — Альдера [8—10]. Каталитическое
действие связано с координацией кислоты Лыоцса с диенофилом:
R Н
Й -С
Л G “О М\л
и
R {{
н/ + . СМХц
ti
Связанный в комплексе диенофил становится более электроноде-
фицитным и поэтому более реакционноспособным по отношению к обыч-
ным обогащенным электронами диенам, чем не вступавшая в комплекс
молекула. Полагают, что механизм присоединения все еще остается со-
гласованным; наблюдается высокая стереоспецифичность.
Некоторые примеры соединений, которые применяют в качестве
диенофилов, даны на схеме 6.1. Примеры некоторых из многих извест-
ных реакций Дильса — Альдера представлены на схеме 6.2.
188 -
СХЕМА В.1. ТИПИЧНЫЕ ДИЕНОФИЛЫ
Замещенные алкена
О
0=
О
О
|1чя|
О
СН2— CIIP(OC2HS)2
CH2=-CHSCH3
iiasi
110s]
(NC)2C=CiCN)2
RCH=CH—X
О
i.lU£)
(X = COR. COOR. CN, N02)
CHsOOCC^CCOOCHj
UOxci
CHjOOCN=NCOOCH3
1103'1
Замещенные
F3CC=CCF3
I Itoi
Гетероатоыные
N=N
!а л к и а ы
О
PhCC=CCPh
t’.OUj
RCH=NCOOC2Hs
К—CC=CCssN
(10sj
ArSCesN
О
О
NPh
О
iiOo)
Полициклические, ароматические соединения являются реакционно-
способными диеновыми компонентами в реакции Дильса — Альдера. Ан-
трацен образует аддукты с рядом нуклеофилов, причем присоединение
происходит по центральному кольцу. При этом возникает небольшой
выигрыш в резонансной стабилизации, так как антрацен (резонансная
энергия 1,60 эВ) заменяется двумя бензольными кольцами (общая
энергия делокализации составляет 2ХД8? — 1»74 эВ) [11].
{смЩ}}
Циклическая система нафталина гораздо менее реакционноспо-
собна, Полиметилнафталины значительно более реакционноспособны,
чем незамещенный нафталин; 1,2,3,4-тетраметилна.фтзлнн образует ад-
дукт с малеиновым ангидридом с выходом 82% [14]. Реакция прохо-
дит исключительно по замещенному кольцу. Считают, что ускоряющее
влияние на реакцию оказывает стерическое отталкивание, имеющееся
между метильными группами и снимающееся в неплоском аддукте.
189
СХЕМА &г. НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕРЫ РЕАКЦИИ ДИЛЬСА — АЛЬДЕРА
(1) [Ид] CHs-^CHCH=CTl2 + СН2=СНСОСН3 - > 1 1Э0Щ
^^COGH,
0 о
(2) [us] chJoch=chch=₽chocch3 + сн»=снсооснв —>
СНзСОО
^СООСНз
--> [[ J (93%)
' OCOCHs
CHs° ^.^СН-О
(3) [lie] СН!₽ССН==СНг+СН4=СНСН=О f J
(9) [Яи] СН4=(?С=СНг + C-jH^OOCN^NCOOCiH-j—J L (94%)
CH3 ’ .. Hs1-' ^COOC2H5
4 - Nr CGOC,L’3
(ID) [ne] + CHa=NCOGC2H5-^ > J
27 %
ISO
Бензоидные соединения редко вступают в присоединение Дильса —>
Альдера. Сообщалось, однако, об образовании аддукта бензола и дипи-
анацетилена в присутствии А1С13 [15];
0 + Nsccsxa,
. C=N
Гексафторбутин-2 также дает аддукты Дильса — Альдера с бензо-
лом, толуолом и другими алкилбепзо^тами [16]: - -.
G.I.2. РЕАКЦИИ ДИПОЛЯРНОГО ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ
Связь реакций 1.3-диполярного циклоприсоединения с общей схемой
реакций согласованного циклоприсоединения кратко обсуждена в гл. 10
кн I. В данном разделе эта реакция, представляющая собой общий ме-
тод синтеза гетероциклических соединений, рассмотрена несколько бо-
лее подробно. Некоторые типы молекул, которые могут применяться для
диполярного циклоприсоединения, приведены на схеме 6 3. Такне моле-
кулы называют 1,3-днполями, Каждая из них может быть представлена
более чем одной резонансной структурой, по крайней мере одна из кото-
рых характеризуется наличием противоположных зарядов в 1,3-положе-
нии. Из такой структурной особенности и возникло название этого клас-
са реакций. Диполярофилом называется второй реагент в диполярном
циклоприсоединении, обычно эго олефин или ацетилен. Другие кратные
связи, например С — N-связь в иминах, также могут реагировать как
диполярофилы.
СХЕМА 6 3. 1,3-Д И ПОЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
:У="~CRa «« -j- stesN—CR2 •fl Диазоалканы
:N=N—NR -е- -► :N=N—NR Азиды
r«
+ 4. -
RC=N=CR2 -f- -> RC^N—CR2 Нитрил-ил иды
«« *•
_r
+ •• flfl
RC=N—NR -> RC- \ NR Нитрил-имины
•• ** «>
.
+• ••
RC=N—Oi -> RC=N—0: Нит рал-оксиды
<fl ** •fl
+. tfl « 4* -
R2C—N—CR2 > r5c=N—CR2 Азо мети и-н л иды
1 44 1 "
R R
4- ••
RjC-N-O: ->• R3c=X—o: Нитроны
R; । es R
1 4*
R2C—O—Os -e- > r2g=O—0: Ка рбо him - оке н ды
•fl «« •fl «•
191
Исследование механизма показало, что переходное состояние при
циклоприсоединении 1,3-диполей к углерод-углеродным кратным связям
не очень полярно. Скорость реакции мало чувствительна к полярности
растворителя; это согласуется с предположением, что присоединение —
согласованный процесс [17].
Отмеченное формальное появление заряда больше кажущееся, чем ре-
альное, так как большинство 1,3-диполей не являются сильно полярными
веществами. Высокая полярность, имеющаяся в одной структуре, ком-
пенсируется вкладом других структур:
:N=N—СР2 « > :N=N—СР-, < - :№=N=CR2 < > SN=N—CR2
«* •< •*
Принципиальное значение для предсказания строения продукта ре-
акции 1,3-диполяр ного присоединения представляют два вопроса: (1) яв-
ляется ли реакция стереоспецифической н (2) является ли она региосе-
лективной? Относительно диполярофила на первый вопрос можно отве-
тить положительно. Многие характерные примеры демонстрируют, что
циклический продукт образуется при стереоспецифическом ^«-присо-
единении к олефину. Наблюдаемое стереоспецифическое присоединение
является именно таким, какое ожидается на основе согласованного ме-
ханизма.
Ч е?-стиль ба н
PhC=N—NPh
и ос-стиль бе а
---------------»•
(См. [t81i
При син-прясоедииении к некоторым 1,3-диполям могут образовы-
ваться два возможных стереоизомера:
PhCH—N=N ч
И CHS
к _____ 7
СЯ3ООС СООСЛз
к
'Х
-4 < , I, ,
СООСНз
В некоторых случаях, когда к олефинам присоединяли дизамегценные
диазометапы, получали смесь изомеров [20]. Эти результаты сравнимы
с конкуренцией энда- и экзо-присоединения в реакции Дильса — Аль-
дера.
Вопрос о региоселективностп в настоящее время является спорным,
простые правила для предсказания ориентации при диполярном цикло-
102
присоединении отсутствуют. В некоторых случаях при реакциях цикло-
присоединения были выделены оба возможных циклических аддукта.
Механизм не требует регноспецифнчностц. В частности, важно отметить,
что попытки предсказать региоселективность на основании полярности
1,3-диполя и диполярофила оказались полностью несостоятельными.
Объяснения региоселективиостй, отмеченной в большинстве реакций
циклоприсоединения, имеют дискуссионный характер. Утверждают, что
решающее значение имеют стерические эффекты [21]. На Этой основе
для многих реакций предсказывается правильная ориентация для про-
дукта, допуская, что основным будет продукт, в котором объемистые
группы двух реагирующих молекул максимально удалены друг от друга.
Однако имеется несколько исключений,* поэтому стерические эффекты
не могут рассматриваться как единственный контролирующий фак-
тор [22].
На основании анализа молекулярных орбиталей для некоторых
реакций диполярного циклоприсоединения предполагается, что регио-
селективность может зависеть от распределения электронной плотности
на ВЗМО и НСМО реагирующих молекул. Этот анализ базируется на
предположении, что предпочтительная ориентация при присоединении
будет определяться условием максимального перекрывания этих двух
граничных орбиталей [23], Для выполнения анализа необходимо опре-
делить взаимодействующие орбитали двух аддендов. Предполагается,
что ВЗМО обогащенных электронами динолярофилов взаимодействует
с НСМО 1,3-диполя. Для обедненных электронами диполярофилов про-
исходит обратное Предпочтительная ориентация вытекает из предпо-
ложения, что направление присоединения будет таким, при котором до-
пускается максимальное перекрывание этих пар орбиталей. На этом
основании для ряда реакций 1,3-диполярного циклоприсоединения была
правильно объяснена регноселективность.
Выполнено не так много исследований, в которых сравнивается ре-
акционная способность различных 1,3-диполей. Однако для сравнения
реакционной способности различных олефинов в качестве диполярофи-
лов проведено достаточно много исследований. Сделаны некоторые об-
общения.
1. Напряжение, имеющееся в молекуле, увеличивает реакционную
способность олефина. Например, в реакциях 1,3-диполяриого циклопри-
соединения норборнеи более реакционноспособен, чем циклогексен.
ТАБЛИЦА 6.1. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ
ЗАМЕЩЕННЫХ АЛКЕНОВ ПО ОТНОШЕНИЮ К 1,3-ДИПОЛЯМ*
Замегцпнннй алкен PhsCNu №N3 + Ph_N~N—NPIi + PllCssN—О PhC=N—СНз 1 1 н О-
Ди мети л фу м а р ат 100 31 283 94 18,3
Диметил малеат 27,8 1,25 7.9 : 1,61 6,25
Норборнен 1.15 700 3,1 97 0,13
Этилакрнлат 28,8 36,6 48 66 11.1 (метиловый эфир)
Бутила и йиловы й эфир 1.5 —‘ 15 —
Стирол 0,57 С5 1,6 9,3 0,32
Этилкротонат 1,0 1,0 1,0 1,0
Цикло пентен — 6.9 0,13 1,04 0,022
Терминальный алкен 0,89 (гептен) 0.15 (гептен) 2,6 (гексен) 0,072 (гептен)
Циклогексен — •*- 0,011 0,055
* Избранные данные из книга [23а]. Услопгтл реакции (растворитель я температура) изменяются
ат диполя к диполю, поэтому атидкротоаата по отношению нельзя провеет сравы&к к ка?кдому 1.3-дгшодю при разных диполей. Реакционная способность нята за единицу [23aL
7 Зак. 910
19!
СХЕМА 0.4. ТИПИЧНЫЕ РЕАКЦИИ 1,3-ДИПОЛЯРНОГО ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ
01
(4) [23г] PhCH-NCHj + CI-CHCN
O’
2. Присутствие сопряженных функциональных групп также повы-
шает реакционную способность.. Это очень часто наблюдается в присут-
ствии элекгроноакцепторцых заместителей, например карбонильной н
цианогрупп, однако енамины и простые эфиры, содержащие электроно-
донорные амино- и алкоксигруппы, также достаточно реакционноспо-
собны. Тот факт, что и обогащенные, и обедненные- электронами оле-
фины более реакционноспособны, чем простые алкены, снова иллюстри-
рует ненадежность определения реакционной способности при диполяр-
пом циклоприсоединении па основе простых соображений о распреде-
лении электронной плотности в основном состоянии.
Данные по реакционной способности для ряда олефинов при взаи-
модействии с некоторыми типичными 1,3-диполями суммированы
в табл. G 1. Некоторые примеры синтезов, включающих 1,3-диполяр ное
циклоприсоединение, приведены на с^еме 6.4.
Диполярное циклоприсоединение имеет значение как метод син-
теза гетероциклических соединений. Для синтеза циклопропанов и дру-
гих напряженных молекул используют цнклоприсосдянелне дпазосоеди-
неиий Циклические аддукты (пиразолипы), содержащие группировку
—N=N—, при термическом или фотохимическом разложении теряют
молекулу азота. Возникающие при элиминировании молекулы азота два
углеродных центра обычно соединяются с образованием трехчленного
цикла. Эта реакция рассмотрена в разд. 64 наряду с элиминированием
молекулы азота из циклов других размеров..
Интересная модификация 1,3-динолярного циклоприсоединения
включает генерирование 1,3-диполей из устойчивых напряженных цикли*
194
СХЕМА в.5. ГЕНЕРИРОВАНИЕ ДИПОЛЯРНЫХ ИНТЕРМЕДИАТОВ ИЗ МАЛЫХ ЦИКЛОВ
(1) [25а]
PhN Pl'iN+
/ \ // \_
Ph—НС-----CH—Ph —> Ph—НС CH—Ph
// \ hv +
(3) [25e] Ph—С-CH—Ph ——> Ph— C^N—CH— Ph
ческих соединений. Например, азиридины (1)
полярофилами дают аддукты, возникающие,
1,3-диполей (3) и (4) [24];
н (2) с различными ди-
очеаидио, при реакциях
Аг
Н\ zh
СНзООс/ \coochj
1
(:'2- г пк
-------—->• Аддукт
Аг Аг
1
Нх zN4 ZCOOCHS CHsOOC^JV^COOCHj СНг=сНХ
——< | ----*- Аддукт
СНзООС-^ 'Н н н
2 4
Доказательством участия диполей в качестве интермедиатов является
отсутствие зависимости скорости реакций от концентрации диполяро-
фила, т. е. результат, согласующийся с тем, что скорость реакции опре-
деляет стадия раскрытия кольца. Реакция раскрытия кольца наиболее
легко протекает у азиридинов, имеющих электроноакцепторный заме-
ститель, необходимый для стабилизации карбанионного центра диполя.
Циклопропапоны также способны к реакциям циклоприсоединения
различного типа. Предполагается, что в реакциях участвуют диполярные
частицы, образующиеся при обратном раскрытии циклопропанового
кольца [25]:
Примеры других 1,3-диполей, которые, как полагают, образуются при
раскрытии напряженных циклов, приведены на схеме G.3,
6.1Д. [2 + 2]-ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЕ И ДРУГИЕ РЕАКЦИИ,
ПРИВОДЯЩИЕ К ЦИКЛОБУТАНАМ
К общим и синтетически полезным реакциям циклоприсоединения
относится [2 + 2]-циклоприсоединение кетенов к алкенам. Эти реакции
могут проходить согласованно как [я2з + ^2^]-циклоприсоединение [26],
Необходимый для переходного состояния перпеидикулярцый подход
СХЕМА e.e ii+21-ЦИКЛОПРИСОЕДННЕНИЕ КЕТЕНОВ
(1) [26а]
(2) [2661
(3) [26s]
W [26г]
(5) [265]
i--1=0
С2Н,ОС=СН + СН2==С=О ___ (Эд)
I .nHtl J 1
легче осуществляется в случае кетенов, чем с другими алкенами, так
как у кетена отсутствуют помехи заместителя при карбонильной группе.
Важным фактором высокой реакционной способности кетена по от-
ношению к [2 + 2] -циклоприсоединению является также электронный
дефицит кетеновой системы, в которой имеется доступная для взаимо-
действия с подходящим алкеном низко расположенная я*-орбиталь
СО-грушты. Реакция является довольно общим методом синтеза цикла-
бутанонов. Некоторые примеры таких реакций даны на схеме 6.6.
СХЕМА вЛ. ОБРАЗОВАНИЕ ЦИКЛОБУТАНОВ ПРИ РЕАКЦИЯХ
ТЕРМИЧЕСКОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ
2» °C F-
(1) [27а] FsC=CF2 + СНаСН=СНз ---->
F
ИО ° С СН,= —
(2) [276] СН2=С=СНг + Ch’-=Ch’C=.\ --->
С1
1-30 °C
(7Ш
(3) [270]
FaC=CCl2 +PbCssCH
c.= ]-Ph
1S6
Несколько других типов соединений могут реагировать, с алкенами
с образованием циклобутанов, однако полагают, что эти реакции про-
ходят скорее всего через дирадикальные интермедиаты, а не как согла-
сованные процессы [27]. Наиболее подходящими субстратами для та-
кого присоединения являются фторалкены и аллены. Другим реакцион-
ным компонентом могут быть алкины или алкены. Диепы и другие со-
пряженные соединения более реакционноспособны, чем простые алкеиы.
и Некоторые примеры этого типа реакций даны на схеме 6.7.
Циклобутаны можно также получать с помощью несогласованных
реакций, включающих диполярные интермедиаты. Енамины реагируют
с некоторыми электронодефицитными алкенами с образованием произ-
водных циклобутана:
r/ r/ \н r/ \i Н Н
Электроподефицитная группа играет существенную роль как для ини-
циирования реакции обогащенного электронами енамина с углерод-угле-
родной двойной связью, так и для стабилизации карбанионного центра
в диполярном интермедиате, Ниже приведены два примера реакций
этого типа:
СНз
(CH3)2C=CHN(CH3h + NCCH^CHCN —> СНз~I j~CN |7з%> (См, [28]}
(CH3)SN—*--— CN
СН3СНгСН=СН—N^^l + PhCH=CHNO2 —> СНзС 2 I (Си. [29]}
\> Ph —.....-NO2
(ioo%>
В диполярном циклоприсоединении с участием тетрацианэтилепа и
простых эфиров енолов также участвуют диполярные интермедиаты [30]:
RG>CH--=CHCH3 —” RO=CH—СНСН3 -► ROCH-CHCH3
(NCfeC—CICN.tj fNC)2C-----------------------------C{CN)i
(IsC)2t H'CNh
Оба адденда замещены таким образом, что разделение заряда стано-
вится энергетически допустимым. Для этой реакции характерно сохра-
нение конфигурации винилового эфира в неполярных растворителях,
однако в полярных растворителях стереоспецифичность уменьшается.
Это изменение объясняют влиянием растворителя на время жизни би-
полярного интермедиата. В более полярных растворителях возрастает
время жизни и осуществляется вращение, приводящее к потере стерео-
специфичности. Другим свидетельством существования ионных интер-
медиатов является сильная зависимость скорости этого циклоприсоеди-
нения от полярности растворителя, в противоположность тому, что на-
блюдается при согласованном механизме [31].
6.2. ФОТОХИМИЧЕСКОЕ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЕ
Фотохимическое и термическое циклоприсоединение — методы, ча-
сто дополняющие друг друга в отношении возможностей синтеза. Тео-
ретической основой этой комплементарности термического и фотохими-
ческого способа проведения реакций являются принципы орбитальной
симметрии, которые подробно обсуждены в гл. 10 кн. 1.
197
Разрешенными при фотохимическом возбуждении типами реакций,
особенно полезными для синтеза, являются [2 ж 2]-присоединение двух
двойных углерод-углеродных связей и [2 + 2]-присоединение алкенов
к карбонильным соединениям с образованием оксетанов. Известны мно-
гие примеры внутримолекулярного циклоприсоединения двух алкеновых
группировок, и в настоящее время эти реакции являются важным ме-
тодом синтеза четырех членных циклов [32]. Фотохимическое [2-|-2]-
циклоприсоедянение не всегда оказывается согласованным процессом,
поскольку фотохимически возбужденное реакционное состояние часто
является триплетным. Промежуточный аддукт, который также является
триплетным, в этом случае должен претерпевать спиновую инверсию
прежде, чем циклоприсоединение завершится;
Вследствие этого фотохимическое [2 -ф 2]-циклоприсоединение не всегда
стереоспецифично в противоположность согласованным термическим
циклоприсоедииениям типа реакции Дильса — Альдера. Потеря стерео-
специфичности происходит в том случае, когда поворот вокруг связи
в промежуточном 1,4-бирадикале осуществляется быстрее, чем замы-
кание цикла.
Межмолекулярное присоединение алкенов можно проводить при
фотосенсибилизации ртутью или непосредственно коротковолновым
источником излучения [33]. Однако препаративное использование этой
реакции Для простых алкенов незначительно. Фотосенсибилизация ди-
енов достигается использованием таких соединений, как бензофенон,
бутапдион-2,3 и ацетофенон [34]. В этих условиях получают препара-
тивно хорошие выходы смесей стереоизомерных димеров. Обычно на-
ряду с главным [2 Ц-2]-аддуктом присутствует некоторое количество
[4 -J- 2]-аддукта:
Фотодимеризация замещенных стиролов относится к давно иссле-
дованным фотохимическим реакциям [За]. Хороший выход димеров по-
лучают при облучения этих соединений в кристаллическом состоянии,
В растворе основной реакцией становится цис-транс-изомеризация.
РЬСН=СНСООН
.РКсоон 4
Hl’UC Ph
.NO-;
Ph(.Ii=CHNO, — 4./ 1м %) .
- hso ! T
1 Sv
tss
Циклоприсоединение по углерод-углеродным двойным связям мо-
жет также происходить внутримолекулярно. Прямое облучение простых
диенов приводит к образованию циклобутанов [38]. Процесс проходит
через синглетное состояние и является согласованным. На основании
правил орбитальной симметрии (см. разд. 10.1 кн. 1) можно предска-
зать стереохимию циклобутана. Несопряженные диены также могут под-
вергаться фотохимической циклизации при использовании в качестве
сенсибилизаторов ртути или карбонильных соединений. Образование
циклобутана из 1,4-диенов обычно оказывается неблагоприятным, так
как должна образовываться очень напряженная циклическая система.
Когда алкеновые единицы разделены по крайней мере двумя углерод-
ными атомами, циклизация становятся стер ически более благоприятной,
например [39]:
Наиболее разработанный вариант фотохимического [2 4- 2] -цикло-
присоединения алкенов представляют собой внутримолекулярные реак-
ции, которые применяются для синтеза различных сложных «каркас-
ных» скелетов. Циклизация в этих случаях ускоряется благодаря сбли-
женности двух углерод-углеродных двойных связей. Некоторые примеры
таких реакций даны на схеме 6 8.
Другим классом молекул, весьма склонных к реакциям фотохими-
ческого циклоприсоединения, являются а,[3-ненасыщевные карбонильные
соединения. Полагают, что при фотохимическом циклоприсоединении
СХЕМА 6.8. ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНАЯ ЦИКЛИЗАЦИЯ ДИЕНОВ
1СЭ
о
СХЕМА в.9. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ФОТОХИМИЧЕСКОЕ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЕ
ЕНОНОВ К АЛКЕНАМ
---------------в--------.---------------------------------
(4Ц43ь)
' {60%/
,(ЗО%) .
a,|J-ненасыщенных кетонов, в реакционном состоянии имеется л—*л*-три-
плет [40]. Сохранение спина в этом случае приводит к тому, что перво-
начальный интермедиат является триплетным бирадикалом и относи-
тельно алкенового компонента стереоспецифичность реакции теряется
[41]. Наиболее тщательно изучена реакция для циклопентенонов и цик-
логексенонов. Возбужденные состояния ациклических енонов и соедине-
ний с большими циклами могут дезактивироваться из-за цис-транс-изо-
меризации, что затрудняет,присоединение к алкенам. В циклопентено-
нах и циклогексен ой ах такая изомеризация невозможна. Вместо алке-
нов в реакции присоединения можно использовать алкины [42, 43]. Не-
симметричные алкены могут давать два изомера:
В настоящее время еще не вполне ясны факторы, определяющие регио-
селекТивность в таких реакциях. Некоторые примеры фотохимического
циклоприсоединения с участием енонов и алкенов представлены на
схеме 6.9.
У насыщенных и, особенно, ароматических карбонильных соедине-
ний реакция фотовозбужденного карбонильного хромофора и алкена
200
СХЕМА в.IS, ФОТОХИМИЧЕСКОЕ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЕ КАРБОНИЛЬНЫХ
СОЕДИНЕНИИ К АЛКЕНАМ
(1) [44а]
PhCH=O 4-
+ FhoC—О
(а) [44б]
/
приводит к образованию четырехчлепных циклических простых эфиров
(оксетанов);
R
R2C-0 + R'CH=CHR' —► X |
U к
Присоединение карбонильных соединений к алкенам с образованием
оксетанов часто называют реакцией Патерно— Бюхи [44]. Реакция сте-
реоселективна для некоторых алифатических карбонильных соединений,
но не для ароматических систем [45]. Этот результат свидетельствует
о том, что в реакционном возбужденном состоянии алифатические кар-
бонильные соединения существуют в виде синглетной частицы, а. аро-
матические — в виде триплетной. Для ароматических кетонов обычно
можно определить основной путь присоединения на основании того, что
более устойчивый интермедиат образуется при формировании связи кис-
лорода с менее замещенным атомом углерод-углеродной двойной связи:
fiv • • О—CHg
AtaC==O + CH2-C(CH;h -* АпС—О—СНаС(СН,)г —> ( |
АггС—С(СНз),
(основной продукт}
Известно большое число удачных примеров этой реакции, они све-
дены в таблицы в работе [44]. Наилучшие выходы получены для аро-
матических кетонов и альдегидов. Некоторые примеры приведены на
схеме 6.10.
63. СИГМАТРО1ШЫЕ ПЕРЕГРУППИРОВКИ
Основы механизма и терминология сигматропных перегруппировок
были изложена в гл. 10 кн. 1. Сигматропным процессом, который слу-
жит наиболее полезным инструментом в синтезе, является [3,3]-сигма-
тропная перегруппировка
Согласно принципам сохранения орбитальной симметрии эта реакция
может проходить по согласованному механизму. Из этого следует, что
достоинством этого процесса является возможность предсказания сте-
реоспецифичности. Известны примеры, в которых в реагирующей си-
стеме участвуют различные комбинации атомов углерода, кислорода,
азота и серы, однако синтетически наиболее важными случаями яв-
ляются такие, в которых все атомы — углеродные, или когда X = О.
[3,3]-Сигматроппая перегруппировка аллилвиниловых эфиров из-
вестна как перегруппировка Кляйзена. Эта реакция была хорошо изу-
чена вначале для аллилфениловых эфиров, однако затем была обнару-
жена возможность ее синтетического использования в алифатических
системах Важным применением этой реакции является введение заме-
стителей в ангулярное положение двух щестичленных циклов [46]. Вве-
дение заместителя в это положение часто необходимо при синтезе сте-
роидов и терпенов. Группа — СН2СН — О может быть введена при тер-
мической перегруппировке винилаллиловых эфиров, например [47];
ОСН=СН2
СН2СН=о
Исходные эфиры можно получить из аллилового спирта при катализуе-
мом ацетатом ртути винильном обмене [48]. На этой стадии процесса
возникают некоторые ограничения, касающиеся присутствия других
функциональных групп, поэтому были разработаны способы введения
винильной группы с помощью некаталитических термических реакций
обмена, В этих методах винильную группу замещают так, чтобы облег-
чить обмен и образование винилового эфира. Реакция аллилового спирта
с диметил ацеталем N.N-диметил ацетамид а идет при нагревании по ме-
ханизму обратимого термического отщепления — присоединения. Эли-
минирование метанола после введения аллилового спирта генерирует
винилаллиловый эфир, что обеспечивает возможность сигматропной пе-
регруппировки;
1
(CHshNCCHj
ОСНз
ОСНв
I
(CH3)2NC=CH2 + СНзОН
ОСНв ОСНз
RCH=CHCH2OH + (CH3)2NC=CH2 (CH3)2NCOCH,CH=CHR
I
СНз
ОСНз
I
(CH3)2NCOCH2CH=CHR (CH3)2NCOCH2CH=CHR + СНзОН
СНз СН2
Общим результатом реакции после перегруппировки является введение
по С-3 аллилового спирта остатка М,Ы-диметилацетамида [49]:
{CHjkNC-CHj О
(CH3)aNC—СНг
СН3~СН снг=сн—C-HR
Реакцию проводят при нагревании аллилового спирта с диметилацета-
лем N,N-диметилацетамида или с продуктом, образующимся из него
при элиминировании, т, е. с 1-диметиламино-1-метоксиэтенчм, который
можно получить отдельно.
202
Аналогичным образом, используя артоуксуспый эфир, можно ввести
карбалкоксиметильпую группу [50], В результате серии реакций при-
соединения и отщепления возникает реакционноспособная группировка
аллилвинилового эфира;
осн3
I
RCH—СНСН2ОН 4- СН3С(ОСН9)3 RCH=-CHGH2OC.ai3
I
ОСН;
осн» сн2соосна
RCH=CHCH2OCCH3 ксн=снснгос=<н2 —> rchch=ch2
О СНз осн»
Обмен катализуется добавлением небольших количеств слабой кислоты,
например пропионовой.
Вариант перегруппировки. Кляйзена, в котором используется 3-мет-
оксиизопрен
нгсх хсн3
является ценным способом введения изопреновых звеньев при синтезе
природных соединений.. При кислотном катализе остаток аллилового
спирта вступает на место метоксильной труппы. 11роцссс можно повто-
рить, если восстановить образующийся а,|3-ненасыщенный кетон в соот-
ветствутрщий аллиловый спирт [51].
Из-за возможности взаимного превращения виниловых эфиров и
кеталей кеталь (5) является синтетическим эквивалентом 2-метоксиизо-
лрена и его выгодно использовать в некоторых синтезах [52],
НаС, НУ -CIWII Н3СЧ /ОСН3
;с-с(осп3)2 — > ;с—с<
Н2СГ I tCHsOH H2C^ ^CHs
GH3
-5 i
Сложные эфиры аллиловых спиртов могут перегруппировываться
в у.ё-ненасыщенные карбоновые кислоты через соответствующие три-
мствлсилильные производные снолягоз эфиров [53]. Эта перегруппи-
ровка происходит очень быстро при температуре несколько выше komj
натнощ ।
F - '*
Л. .. 1 СЩЩ , .. .С.
Hjl.-’ 'СНВ ТКНЩЯГЗ
i ----2----'—> !“.. z*-:
О, ’lib: О>
1 " (
II I
о, сежгьд
н
I
,-С. !
Г|-С:"' CHR.
ел..-. ,.,с«г
I
203
Согласованный механизм, согласно которому протекает перегруп-
пировка Кляйзена, позволяет на основании конформационных эффектов
в переходном состоянии предсказать стереохимию реакции. Предпола-
гают, что переходное состояние обычно принимает кресловидную кон-
формацию [54]: t
К / * R *
Н Й Н, 7 '
Заместители при образующейся в результате перегруппировки но-
вой двойной связи занимают преимущественно трдас-цоложение из-за
тенденции заместителя, находящегося в а-положении к атому кисло-
рода, принимать в переходном состоянии экваториальную ориентацию.
При перегруппировке Кляйзена наблюдается высокая степень асим-
метрической индукции [55]. При обработку оптически активного соеди-
нения (6) триэтилортоацетатом с 90%-ным оптическим выходом обра-
зуется продукт (7):
н сн5
НО С—С CH3C(OEt)3f
HsC-C^ \
н
С2Й5О.Ч : ‘
У-сн-
° и \ „АЧЬ
Н3СХ И
С’-'
.lit
Конфигурация его была установлена при деструкции молекулы. Сте-
реохимия нового хирального центра является такой, какую сложно пред-
сказать в соответствии с кресловидным переходным состоянием, имею-
щим Квааиэкваториальное расположение заместителей.
Термическая перегруппировка аллилфениловых эфиров в о-аллил-
феиолы известна уже давно. Множество выполненных исследований ме-
ханизма свидетельствует о том, что это согласованная термическая пе-
регруппировка [56]. Когда оба орто-положения замещены, аллильная
группа претерпевает вторичную миграцию по согласованному сигма-
тропному механизму с образованием нара-замещенного фенола;
Эксперименты с помощью меченных радиоактивным углеродом соеди-
нений показывают, что, когда миграция заканчивается в орто-положе-
нии, атом С-1 аллильной группы исходного-соедннення становится ато-
204
СХЕМА 8.11. ПЕРЕГРУППИРОВКИ КЛЯЙЗЕНА
Алифатические соединения
ОН
(1) [57а]
(2) [57<5]
(3) [57а[
(4) [57г]
(5) [57й[
(б) [57f]
[ сНг;С(асгн=!з
СН2=СН(СН2)2СНС=СН2 ---------------
СН3
Н
СН2«СН(СН2)2С=С(СН2)гСООС2Н5
С2Н5
сн,
CH,
СН2=С—СН(СН2)2С=ССоОСН3
СНьСЮС.НзЪ
110 “С
он
н
.С^Нз
СНа
CH,OOC(CH2)2C=CICH2)2C^CCOOCHS (80%)
в
н
но.
CH3ClOC5Hsi3.
С2Н5
CH2COOC2HS
(74%)
NCIhPh
СНгОН
Cl-WCHjhClOCrisls
14а °G
СН,Н
он
I I
(СНз)2ССН=СН2 + СН^СОСНз
СНз
СИ,
NCHjPh
СНзСНзСВСОоСН,
06%)
н
125 “G
0
(CH,)2o=cHCHaCH2l:cH, 04%)
СН3СН=СНСН3ОС=ССООСН,СН=СНСН,
140-145 =С
о
н
—> СНзССНС00СНгСН=СНСИз 16!%)
сн,снсн=сн3
Ароматические соединения
СНзСН=СН1
(7) [57ае]
(8) [57а]
(9) [57«]
СНг=СНСН2О
ОСН3СН=СНа
СН3О
ОСНз
СНзОН
ОСНз
С Я 9—CN tC Н з 12
он
СН,0
ЫНСОСНэ —> но—
NHCOCH3 (83%)
ОСНз
(90%)
снгсн=сн2
о
CHsCNfCH,),
сн.
(04 м)
мом С-3 продукта. Из приведенного механизма видно, что еапи в ре-
зультате перегруппировки образуется пара-замещенный продукт, то про-
исходят два подобных превращения мигрирующей группы, В результате
атом С-3 исходного соединения занимает положение 3 и в конечном
продукте.
Была также исследована стереохимия перегруппировки Кляйзена
аллилфениловых эфиров [57]. Новая двойная связь оказывается глав-
ным образом транс-типа независимо от того, образуется она из дар-
или транс-предшественника. Эти результаты согласуются с существо-
ванием циклического переходного состояния, имеющего форму кресла.
Для двух реагирующих изомерных соединений предпочтительная гео-
метрия переходных состояний будет (8) и (9), соответственно. Оба при-
водят к транс-конфигурации по двойной связи в продукте из-за преиму-
щественной псевдоэкваториальной ориентации метильной группы:
Некоторые примеры [3,3]-сигматропных перегруппировок для али-
фатических и ароматических систем приведены на схеме 6.11.
Перегруппировку 1,5-диенов по схеме [3,3]-сигматропяой реакций
называют перегруппировкой Коупа [58, 59]. Эта реакция рассмотрена
в разд. 10.2 кц. 1, где особенно обращалось внимание на вырожденные
перегруппировки, в результате которых реагент и продукт структурно
идентичны. Отсутствие зависимости скорости реакции от полярности
растворителя и параметры активации согласуются с выводом, что реак-
ция проходит по согласованному мономолекулярному механизму [60]i
2
Обычно считают, что геометрия переходного состояния напоминает кон-
формацию кресла циклогексана, хотя можно допустить существование
конформации ванны для тех случаев, когда структурные особенности
не допускают конформации кресла [61].
На скорость реакции оказывают влияние энергии исходных соеди-
нений, поэтому напряженные соединения реагируют при значительно
более низких температурах, чем ненапряженные. Это иллюстрируется
на примере 1,2-дивннильных производных циклопропана, цнклобутана и
циклопентана. ^ис-Дивннилциклопропан перегруппировывается в циклов
гептадиен при температуре ниже —40 °C
/—СН=СН8
\ —сн=сн2
а цыс-дивииилциклобутап при 120°С образует циклоокта диен-1,4 с вы-
ходом. 91% [62, 63].. Транс-Изомер, в котором невозможно создание не-
обходимого для согласованном перегруппировки циклического переход-
ного состояния, не перегруппировывается ниже 240 ’ С, но при этой тем-
пературе осуществляется другой путь разложения. При 220 °C ^нс-ди-
випилциклопентаи находится в равновесии с цкг.цмс-пянадиеном-1,5, од-
нако из этих двух веществ циклопентаповое соединение более устойчиво
н поэтому превращение происходит только на 5% [64].
Перегруппировка Коупа обычно представляет собой обратимый про-
цесс, 8 результате которого не изменяется число простых и двойных
связей, поэтому в первом приближении общая энергия связей оказы-
вается неизменной. Положение конечного равновесия определяется от-
носительной устойчивостью исходных соединений и возможных продук-
тов, поэтому для циклических соединений основным фактором, опреде-
ляющим положение, равновесия, является относительное напряжение,
В случае ациклических соединений соотношение продуктов в равнове-
сии благоприятно для сопряженных систем и внутренних углерод/угле-
родных двойных связей по сравнению с терминальными,.
Если при С-3 дцгномой системы присутствует гидроксильный заме-
ститель, продуктом перегруппировки Коупа оказывается енол, который,
конечно, превращуп.:я в карбопплыгос. соединение. Движущая сила
этой реакции, пазвашюй окси-перегруппировкой Коупа, — образование
карбонильной Iрупны [65]. Реакция нашла некоторое применение в син-
тезе циклов средней велнчнпьг, например [66];
ню %)
6.4. МОЯОМОЛЕКУЛЯРПЫЕ ТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ
ЭЛИМИНИРОВАНИЯ
Термин циклореверсия * означает распад цикла и применим к реак-
циям, которые обратны циклоприсоединению и приводят к образованию
двух или более молекул из исходного циклического соединения. Неко-
торые реакции этого типа являются согласованными, другие протекают
по ступенчатому механизму. Несогласованно проходящие процессы рас-
сматриваются здесь по тем соображениям, что результат таких превра-
щений часто близко напоминает то, что происходит в реакциях с согла-
сованным механизмом. Ряд синтетически важных реакций элиминиро-
вания, проходящих по согласованному механизму через циклическое пе-
реходное Состояние, рассмотрен в разд. 6,4,2.
6.4Л. ЦИКЛОРЕВЕРСИЯ И РОДСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ
ЭЛИМИНИРОВАНИЯ
Циклореверсия — процесс, обратный циклоприсоединению — прохо-
дит таким же путем, что и прямая-реакция, поэтому рассуждения о сте-
реохимии И орбитальной симметрии, описывающие согласованные цикло-
присоединения, одинаково применимы и к реакциям циклореверсии.
Число детально исследованных реакций такого типа невелико, однако
показано, что эти реакции управляются орбитальной симметрией Прин-
ципы сохранения орбитальной симметрии определяют, какие процессы
могут протекать согласованно, и какие стереохимические ограничения
* Это нащаннс, отвечающее английскому nd.oreversi.on (ттлт-т де циклизация)', нам
представляется полезный ввести для реакцйй^ обратных циклоприсоединению. —
Нрим рей.
207
накладываются при согласован пом механизме. Мы сначала обсудим не-
которые реакции, которые должны проходить по согласованному меха-
низму, а затем обратимся к процессам элиминирования, в которых уча-
ствуют дискретные интермедиаты.
Хорошим примером согласованного процесса элиминирования яв-
ляется реакция, происходящая при обработке Дэ-пирролнна N-нитро-
гидроксиламином. Интермедиат (10) способен к элиминированию моле-
кулы азота. Показано, что реакция полностью стереоспецифична [67].
NH +N=N~
—> СН3=СНСН=СН2 + n2
Заместители при С-2 и С-5 при переходе к продукту поворачиваются
в противоположных направлениях (дисротаторное движение);
Такая стереохимия реакции согласуется с предсказаниями, основанными
на принципе сохранения орбитальной симметрии.
Азиридины при обработке дифтораминбм дезаминируются с обра-
зованием алкенов по механизму, который, согласно принципам сохране-
ния орбитальной симметрии, не должен быть согласованным [68]. Тем
не менее, наблюдаемая реакция приводит к образованию цис- и транс*
бутенов-2 из соответствующих ццс- и транс-213-диметилазиридинов, т. е.
оказывается стереоспецифичной:
HNF;
Элиминирование оксида углерода от циклических кетонов является
довольно общим процессом. Для насыщенных систем реакция осуще-
ствляется фотохимически; механизм этого процесса рассмотрен в
разд. 11.3, кн. 1. Легкое термическое отщепление происходит только
в молекулах, имеющих определенные структурные особенности. Элими-
нирование оксида углерода из бицикло[2.2.1] гептадиенонов-7 может
происходить по согласованному механизму. И действительно, образова-
ние бицикло [2.2.1] гептадиенонов-7 обычно сопровождается самопроиз-
вольным элиминированием молекулы СО:
508
Наиболее общим путем к таким циклическим системам оказывается
взаимодействие по Дильсу — Альдеру замещенных цнклопентадиенояов
с ацетиленом. Данная реакция находит некоторое применение для син-
теза полизамещенных бензольных циклов [69] *. Для элиминирования
СО из родственных систем, которые непосредственно не могут образо-
вывать ароматические циклы, необходимы повышенные температуры.
Наиболее изучено превращение бицикло[2.2.1 ]гептен-2-онов-7 в цикло-
гексадиены [70]. В этом примере легкость элиминирования определяет
природа заместителей циклической системы; необходимые для реакции
температуры часто оказываются выше 100—150 °C. Хотя эта реакция
также может проходить как согласованный процесс, энергия переход-
ного состояния значительно выше. Высокая реакционная способность
бицнкло[2.2.1]гептадиенонов-7, вероятно, отражает стабилизацию пере-
ходного состояния благодаря выгодности образующегося цикла.
Исключительно легкое элиминирование СО происходит также из
структуры (11), в которой переходное состояние может стабилизоваться
гомоаром этичностью:
н
Легко происходит элиминирование серы в различных состояниях
окисления из гетероциклических молекул; эти реакции изучались с точки
зрения механизма и синтетической применимости. Сульфолен (12) при
100—150 °C распадается на диоксид серы и транс,трсис-гексадиен-2,4 из
(13) соответственно образуется чыс,транс-гексадиен-2,4;
Расщепление является стереоспецифическим и включает дисротаторное
движение заместителей при С-2 и С-5, аналогичное описанному ранее
при разложении пирролина [71].
Еще легче отщепляется диоксид серы от 1,1-^иоксидов тиирана
(эписульфоны). Например, разложение 4,1-диоксида цис-2,3-диметилти-
ирана при 60 °C приводит к стереоспецифическому образованию чнс-бу-
* Источником ароматических углеводородов могут служить также аддукты, полу-
ченные из диенов и малеинового ангидрида. Их превращение в арены осуществляют
либо декарбоксилированием и дегидрированием {путь А), либо декарбошмярованием
и дегидратацией (путь Б) [см. обзор: Скварчеиед Б. Р. — Усп. химии, 1963, т. 32, № 11,
с. 1297—1339].
Реакция типа Б впервые осушестпдеиа'га 1953 г. [см. Левина Р. Я, Скварчен-
ко В Р, Костин В И,, Китаева Н. С. — ДАВ СССР, 1953, т. 91, Ха 1, с. 95,]— Прим,
ред.
2W
тепа-2 [72]. Аналогично образуется цис-стндьбеп из 1,1 -диоксида цис-
2,3-дифенялтиираиа [73] :
н" Ж 'н
Как и при дезаминировании азиридина, правила орбитальной симметрии
запрещают согласованный процесс разложения, однако в исследованных
до сих пор случаях обнаружена стереоспецифичность.
Ив процессов элиминирования малых молекул из циклов наиболее
подробно изучено элиминирование молекулы азота из циклических азо-
соедвдеиий. Эта реакция нашла применение, особенно для синтеза на-
пряженных циклических систем. 'В большинстве случаев элиминирова-
ние азота из циклических азоеоедииений проводят фотохимически или
термически. Поскольку обычно эта реакция не протекает по согласован-
ному механизму, а включает по крайней мере один интермедиат, сна-
чала рассмотрим некоторые примеры, в которых возможно согласован-
ное термическое элиминирование. Затем .продолжим рассмотрение ме-
ханизма и синтетических аспектов для более общих случаев.
Интересной иллюстрацией применения принципов орбитальной сим-
метрии к циклореверсии и к циклоприсоединению является сильно раз-
личающаяся устойчивость азосоедйнеаий (14) и (15), - -
1 ' М
7/
'.N.
Соединение (14) распадается с образованием норборнена и молекулы
азота только при температуре выше 100rjC, в то время как соедине-
ние (15) разлагается сразу после образования даже при —78 СС [74],
хотя оно является менее напряженным, чем (14). Причиной такого раз-
личия является то, что согласованное элиминирование (14) должно
было бы проходить по высоко энергетическому [2 -у 2]-путп. Для со-
единения (15) элиминирование может происходить по согласованной
[4-у 2]-цнклореверёнм. Температурный интервал при котором происхо-
дит распад соединения (14), довольно типичен для напряженных азосо-
единений, и элиминирование вероятно протекает по несогласованному''
бирадикальному механизму;
+ N,
Так как разрыв С—N-связй должен происходить без компенсации за
счет образования углерод-углерод ной двойной связи, эвещ ад активации
оказывается гораздо выше, чем при согласованном процессе1. По согла-
сованному механизму происходит также распад азе,соединения (16)
[75], Здесь элиминирование молекулы азота связано с участием элек-
тродов циклопропанового кольца, в плавном перераспределении элек-
тронов. Из этого азосоединеиия молекула азота элиминируется уже при
комнатной температуре:
Другое подтверждение возможности согласованного механизма в
присутствии циклопропанового цикла получено при исследовании сте-
реохимии элиминирования молекулы азота из соединений (17—19) [76] з
В каждом случае реакция является высоко стереоспецифичной, а обра-
зующийся диен оказывается таким, который ожидается в результате
согласованной реакции. Переходное состояние из-за гомоароматичеекой
природы обладает относительно низкой энергией. Данные азосоедине-
иия неустойчивы при комнатной температуре.
j' 4
.< О О'
N—N
.ЛЛ
-
н , н
Хотя согласованный механизм, описанный в предыдущих разделах,
возможен только для азосоединений с определенным расположением
Орбиталей, разложение по несогласованному механизму, происходящее
при достаточно низких температурах, может быть использовано в син-
тетических целях. Основным продуктом разложения циклических азосо-
единений очень часто является углеводород, возникающий при образо-
вании связи между двумя радикальными центрами, генерирующимися
при элиминировании азота. Разложение можно проводить термически
йли фотохимически. , - -
N—N
(СН2Д
НгС\ /СНз
<СН2)Х
н2с—сн2
До сих пор внимание исследователей механизма этих реакций при-
влекает вопрос о последовательности разрыва двух С—N-cвязей Если
разрывы происходят одновременно, то образуется один интермедиат,
бирадикал (20). Если сначала разрывается одна связь, то в энергети-
ческом минимуме может находиться й частица (21). В настоящее время
211
мало доказательств существования частицы (21), однако поскольку над-
ожидать ее крайней неустойчивости, подтвердить ее существование не-
просто.
N=N
(СН2)Х
N=sN
(СН2)Х
—> НгСх /СНа
(СН8)*
20
НгС---CHS
(СН2)Х
21
Определенное внимание уделялось рассмотрению стереохимии раз-
ложения циклических азосоединений. Значительная стереоспецифичность
наблюдалась при разложении стереоизомерных азосоединений (22) и
(23) до соответствующих циклобутанов. Из этих данных ясно, что об-
щего интермедиата в реакции не возникает. Бирадикальный интерме-
СН2СН2< .—\/CH2CHs
H3C'Z Чсн’
23
СН2СН3 СН2СН3
145 ’С | ”'сн’+г —СНз
""— —сиЕ — —-CHjCHs
( :н2сн3 < :н3
143%) (2.5«
( :н2сн3 < :н2сн3
145 °C -— —од г --сн3
+ СНз — —CHjCHs
( :н£сн3 ( :н3
(3,5^1 Н2Ъ1
диат, который вследствие сохранения спина при выбросе молекулы азота
первоначально образуется в виде синглета, вероятно может замкнуться
с образованием циклобутанового цикла прежде, чем подвергается кон-
формационным изменениям, приводящим к взаимопревращению двух
бирадикалов [77]. Замыкание кольца осуществляется обычно быстрее,
чем конформационное превращение синглетных 1,4-бирадикалов, генери-
руемых на экзоэнергетической стадии реакции, однако это не относится
к 1,4-бирадикалам, обладающим минимумом энергии [78].
ibll-TpO
При разложении пятичленных циклических азосоединений наблю-
дается лишь умеренная стереоспецифичность, В некоторых случаях сте*
Ш
СХЕМА S.1!, ФОТОХИМИЧЕСКОЕ И ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ
ЦИКЛИЧЕСКИХ АЗОСОЕДИНЕНИЙ
(О [81а]
НЭСХ уСНа
V=e +СНАЧ
Fr ХЮОСНз
COOC2HS
СНз
(минорный продукт»
Н3С^ ХНз
\ /X +
'S хСООСзЙ5
(главный продукт»
(2) [816]
(3) [81s]
(4) 18k]
(5)[85д]
реохимия продукта реакции обратна стереохимии исходного соединения!
например [79]:
(66%) (33%)
(25%) {72%>
Это явление объясняют, исходя из принципов орбитальной симметрии,
касающихся образования и циклизации 1,3-бирадикальных интермедиа-
тов [80]. Однако, так как стереоспецифичность не очень высока, ясно,
что орбитальная симметрия не может полностью управлять этой реак-
цией.
213
При фотолизе циклические азосоедипения также элиминируют мо-
лекулу азота. Разложение можно проводить прямым путем или с пре
менеиием методов фотосенеибилпзацпи [81].
Для синтеза циклопропанов важное значение имеют пиразолины.
Эти циклические системы часто получают путем присоединения диазо-
соединений к алкенам (см. разд. 6 12). Некоторые примеры термические
и фотохимических процессов этого ттша представлены на схеме 6.12.
При термическом разложении циклизация иногда сопровождается
образованием алкенов. Например, для восьмичлснпого азосоедипения
(24) образование алкена является главным направлением реакции. Вы-
сокий выход алкена в этом случае объясняется внутримолекулярным
диспропорциопи^ованнем, происходящим через переходное состояние
(2о) [82]. ’ ,
6.42. Р ЭЛИМИНИРОВАНИЕ ЧЕРЕЗ ЦИКЛИЧЕСКОЕ
ПЕРЕХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ
Общим признаком этой важной группы реакций элиминирования
является циклическое переходное состояние, через которое происходит
внутримолекулярный перенос водорода. Результатом является отщепле-
ние малых молекул и образование олефина. Наиболее важные примеры
этих реакций показаны на схеме 6 13.
Для этих процессов характерна также вторая обитая особенность: это
термические мономодекулярные процессы и. для их проведения не нужны
СХЕМА 6.13. ЭЛИМИНИРОВАНИЕ ЧЕРЕЗ ЦИКЛИЧЕСКОЕ
ПЕРЕХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ
(1) [82 aj „о МЖ). - 4 а - н '-.м(с:н- V. • ... > Лг |.|;I j.." UOX;.
R—CH—C1IR ’сн3 О'"’ \ й. СН,
{2} [в2й! ' н ? > ‘о :}и 4аа-б(ю ac-- •• •• -• 1ЦГ O<Hi
1 1 R—CH—CHR - ясна ' 1 -,г-с t Н-.Г'Л/СНР R7 \l 1 " >_ KI H -I..HK т
(3)[82в| н . Г|С<9 1 lf,< I +"sco
R-CH-CHR RZ \ : > •] 1 -A. | -Щ +
214
кислотные или основные катализаторы. Однако температуры, при кото-
рых эти реакции протекают с подходящими скоростями, сильно разли-
чаются.
Циклическая природа переходного состояния в этих реакциях тре-
бует, чтобы элиминирование происходило по гпч-схеме. Циклическое пе-
реходное состояние, включающее только пять или шесть атомов, при
элиминировании не может иметь трансоидного расположения разрываю-
щихся связей. Из-за этого такие реакции часто называют термическим
син-элиминированием.
Пиролиз аминоксидов происходит в более мягких условиях, чем
любые другие пиролитические реакции элиминирования, и поэтому осо-
бенно ценен, когда с помощью элиминирования нужно получить не-
устойчивые олефины. Длд некоторых аминоксидов реакция проходит
при комнатной температуре в диметил сульфоксиде [83]. Если в амин-
оксиде присутствует более одного Р-водородного атома, обычно обра-
зуется смесь олефинов. Некоторые типичные примеры показаны на
схеме 6.14.
СХЕМА в.14. ТЕРМИЧЕСКОЕ ЭЛИМИНИРОВАНИЕ ЧЕРЕЗ ЦИКЛИЧЕСКИЕ
ПЕРЕХОДНЫЕ СОСТОЯНИЯ
(I) [83а]
Пиролиз а и на ок ей до в
СН5 СН5 О’ СН3 СН,
111 I I
PhCH—СН—N(CHa)a —> PiiC—CHCHS 4-РЬСНСН=~СНа
№
(2)[836]
i 3) [ 83 В J
t СГ
. и . *J
CHjjNi'CHsJs -+
(4![83г]
(85 %)
215
Продолжение схемы 514
Пиролиз ксангогеновых эфиров
СН$ ОН j к СНз
I I a cs2 I
(10) [83л] PhCH—CHCHj —PhC==CHCHs (9i%}
4. Д
(II) [83л]
1 NaH
2 CSs
4. A
3. CHsl
(общий эыход <!%>
Na* CSj (CHjhCH. .CH2
2. CH3I
& д Jcs.
Na* (CHaJiCH-^^CHi
(CHs)sCH CHSCT
(12) [83k]
(CH3)2CH CH2O“
OH
(13) [83o]
L NaH
2r C62
3. CH3I
4, Д
’ В мягких условиях реакции равновесие между алкенами не уста-
навливается, так что состав продуктов определяется относительной
устойчивостью различных переходных состояний. Обычно образуется
больше транс-олефина, чем цис-изомера, вероятно, потому, что стерн-
ческое отталкивание повышает энергию переходного состояния, приво-
дящего к цис-олефину. Однако селективность невысока, поскольку для
некоторых простых случаев транс : цис-отношение составляет от 3:1
до 2 : 1.
.О”
V !ь-сн3-
H'r'VN^'CHs
Н п н ..
R X,, стефичегиое
отталкивание
. z более1
благоприятный
менее
благапунчтяый
' В циклических системах наиболее важными факторами, определяю-
щими состав продукта, являются конформационные эффекты и стериче-
ские требования циклического переходного состояния. Особенно благо-
приятно элиминирование, приводящее к образованию олефина, сопря-
женного с ароматическим циклом. Полагают, что этот результат яв-
ляется следствием повышенной кислотности атома водорода, находя-
щегося в «-положения к фенильной группе, а также сопряжения, воз-
никающего в переходном состоянии. Важность этого фактора для опре-
деления состава продукта, иллюстрирует реакция (1) на схеме 3,14.
21S
a
При пиролизе сложных эфиров обычно используют ацетаты. Реак-
ции, как правило, проводят при очень высоких температурах, выше
500 °C. Таким образом, пиролиз является парофазной реакцией. В ла-
боратории этот процесс выполняют обычно в стеклянной трубке с на-
полнителем, нагреваемой небольшой печкой. Реагирующие пары прохо-
дят через горячий приемник в токе инертного газа (например, азота),
создающего нужную скорость, в охлаждаемую U-образную трубку или
другую систему конденсации. Ли алогичные реакции проходят с эфирами
высших алифатических кислот; реакцию можно проводить в жидкой
фазе, если температура кипения сложного эфира достаточно высока.
Однако варофазный пиролиз ацетатов в общем является наиболее упо-
требительным.
Применение дейтериевой метки позволило доказать, что элиминиро-
вание является сун-отщеплением. Дейтерий был введен стереоспеци-
фично при восстановлении оксидов цис- и транс-стильб ей а с помощью
LiAlD4. Продуктом последующего пиролиза сложного, эфира является
транс-стильбен из-за эффектов заслонения, возникающих в переходном
состоянии. При син-элиминировании дейтерий сохраняется в олефине,
полученном из оксида транс-стильбена, и отсутствует в олефине из ок-
сида цис-стильбена [84]:
сн3 сн3
Как и в случае аминоксидов, при наличии более одного р-водород-
ного атома образуются смеси олефинов. Для нециклических соединений
состав олефинов часто приближается к составу, предполагаемому на
основе статистического распределения по числу водородных атомов
каждого типа. Обычно для каждой пары изомеров более предпочтитель-
ным оказывается транс-олефин, чем цус-изомер. Для циклических си-
стем конформационные особенности, напряжение кольца и родственные
факторы обычно изменяют состав, смеси, ожидаемый на основе стати-
стических данных. Элиминирование по направлению, при котором дей-
ствует сан-механизм, оказывается значительно предпочтительнее дру-
гого направления, где этот механизм действовать не может, напри-
мер [85];
Спирты можно дегидратировать через ксантогеновые сложные
эфиры при гораздо более низких температурах, чем при пиролизе аце-
217
©
датов. Получение ксантагеновых эфиров включает взаимодействие на-
триевого алкоголята с сероуглеродом; образующуюся соль алкилируют
метнлиодидом: у
ROH+Na —> RO' Na+
S
RO' Na^+CSj —-> ROCKS' Na.+
S S
II . : II
ROCS 4-CHaI —> ROCSCHj
Элиминирование часто осуществляется просто при перегонке:
Ks1 .. ..
R-сн)I C-SCH3 A" RCH=CHR + ГНЗСЙСН.
,c—О
H I
< R
СН3ЗН 4- COS
Как и для других типов термического спн-эл и минирования, в этом про-
цессе нет интермедиатов, склонных претерпевать скелетную перегруппи-
ровку. Ксантогенатный метод нашел главное применение в тех случаях,
когда канализуемая кислотой Дегидратация спирта может сопровож-
даться скелетной перегруппировкой или образуются очень неустойчивые
олефины. -у
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
г " 'Ту- реакции ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ
J / Vollmer, К L. Sems, J Chem. Educ. 47, 491 (1970).
R, Hi-tsp;tn, R Gras hey, J. Sauer, in: The Chemistry of Alkenes, S. Patai (ed,), Infer-
science, New York, NY, 1964, pp, 739—953. _ _ . ..
’ ~ . ТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ПЕРЕГРУППИРОВКИ
T. S. Stevens, W £. Watts, Selected Molecular Rearrangements, Van Nostrand Reinhold,
London, 1973, Chanter 8.
H.-f Hansen, irr Mechanisms of Molecular Migrations, V, 3, B. S. Thyagarajan (ed,J,
Wiiey-kilerscience, New York, NY, 197.1, pp 177—235,
S, A Rhoads, N, R. Paulins, Org, React. 22, 1 £1975).
ТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ОТЩЕПЛЕНИЯ
IP. Н Saunders, Jr., A F. Coe ker ill, Mechanisms of Elimination Reactions, 'Wiley, New
York, NY, 1973, Chapter VIII,
. -'^Г-Т^ТРТ' ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В ТЕКСТЕ
1 L, IF. But?, A IF. Rytina, Org React 5, 136 (1949): Af. C. Kloelzel, Org React, 4,
1 (1948), H. L Holmes, Org. React, 4, 60 (1948), A. Wasserman, Diels — Alder Reac-
tions, Elsevier, New York, NY, 1955; R. Huisgen, R. Gras hey, 7. Sauer, in: Chemistry
of Alkenes, S. Patm fed). Inters ci etice, New York, NY, 1964, pp. 878—928.
2 У. Rebuke, T. Sugimoto, 7. Furukawa, T. Fiineo, J. Am. Chem. Soc. 94, 3633 (1972);
K. L. Williamson, Y -F. L. Hsu, J, Am. Chem, Soc. 92, 7385 (1970).
3 7 Sauer, H, Wiest, Angew. Chem, Int Ed Engl. lr 269 (1962).
4 . K- At Houk, J. Am Chem. Soc 95, 4092 (1973).
5 . £>. Craig, J, 7. Shwman, R. B. Fowler, J Am Chem. Soc. 83, 2885 (1961).
6 . C. A. Stewart, Jr, j. Org Chem 28. 3320 (1963).
7 . H. 7 Backer, Rec Trav Chim. Pays-Bas 58, 643 (1939).
8 P. Yales, P. Eatpn, J. Am them. Soc 82, 4436 (1960).
9 T. Inukal, M Kasai, J. Org Chem. 30, 3567 (1465).
10 . Г Jtiukai, T. Kajima, J Org Chem. 32, 869, 872 (1967).
10a 44 C Kloetzel, Org React 4, 1 (1948).
1ML W. Buie, A. F. Ripins, Org React 5, 136 (1949).
jfe 117 ,14 Daniewski, C £ Gnijm, J. Org. Chem 3E 3236 (1966).
Ш’ 7. C, Philips, Л1, Oka, J, Org Chem. 37, 4479 £19/2).
218
IM-F. /, Middleton, R, E Herbert, E. L. Little.. C, G. Krespan, J. Am. О . S:m. Г
2783 I'lM)
10? H L O ' Read.. 4, GC> Н‘Я81.
lUat.R. E. Putnam, RI. Harder, 3. E. CmMe. J Am Chem. Soe. 83, 391 (),:-._.;).
C. G, Krespan, В. C MrKnsich, Л L. Cmrns, J. Am. Chem. Soc. 83, 3428 (19йП
10s J. D. White, M E.. Mann, H. D. Kirshcmbuum, А. ЛШ/й, J. Org. Chem.. 30, jtA3
(1971).
ILto C, D, l^ets, J. Org Chem 28, 74 (1963).
Klrr. В T. Gribs, P E JCuF., J. Org Chem. 28, 3177 (J9631.
10,?, В T Gillis, ,(.. D. Hagarty, ,1. Org. C,lr,m 32, 330 (1967).
Ю.а M P. Ctir.m. С К Wilkm-s, -fr, D .ft. Dalion, Ji. Besslw, J Org Chem. 30, 3772
jpjoo); G, Krow, R. Rodebmigh, ft. femffiiri, IF.. F/grirw, H, Pannella, G. De Vs ca-
ns Л1. Griepi. J Am. Clicrre Sc,... 95, 5273 I1973).
1Пи 1 C IeSt,'A M. imn lessen., J Org Chem. 39, 564 (1974).
11 Af.. /. .S ijeaar, C. de Liana. J Am Chem Soc.. 91, 789 (1969).
Ila W. K.. Zcfrmmn.. J.. Org. Cb.cm 24, 86'4 (1.959).
llo. ft. F Sm/ismsin, Л T, Sail, Л!.. O.xm.un, R. Daniels, J Am. Cheln, Sod 84, 1040
(1962).
lid 3. I, ReGraw I. Goodman, В R Baker, J. Org. Chem. 26, 11 об (1961).
11,? E. F Godefrot, L. H Snnimm, J Org Chem. 28, 1112 (1963).
lid. L. A. Payuelte J. Org. Clung 29, 3447 (1964).
He E. j, Corey, U. Koelliker, 3." NeKJer, J. Am. Chem Soc. 93, 1489 (19711.
Пж. 5. Rrmiganathan, D. Ranganathan, ,4. К Mihroira, J. Am. Chem. Soc, 96, 5261
(1974). °
list G Stork, E. E van Tamelen, L. J. Friedman, A, W. Burgst abler, J Am. Chem Soc.
75, 384 (1933)
1Ы В. T Gdlis, P. E II. I J. Org Chem 27, 1947 (19621-
1U. M. P. Cava, С, К iFiIAms, Tn, D. R. Dalton, К. Bessho, J. Org. Chem. 30, 3772
<1965).
12. D, M. McKinnon, I У Fong. Can J Chem 40,3178 (1971).
13. P, D Bartlett, 7 D Greene, J Am Chain Soc 76, 1088 (1954).
14. A. Oku, К Olmisfa, Г. Manno, J Org Chem 37, 4264 (1972). '
15. E, Ciganek, TetrjiiLdron Lett, 3321 (1967).
16. R. S. H. Liu, J Ani Chem. Sol 90, 215 (1968); C, G, Kr espan, В. C. McKusick,
Г L Cairns, J. Am Chem. Soc. So, 3428 (15)61)
17. P. К Kadaba, Tetrahet Iron 25, 3053 (1969); R. Huisgen, G Szetmles, L. Mobius,
Chem. Бег, 100, 2494 (1967), F. Schemer, 3. IE Schomaker, S. Deming, F. 7. Lib-
bey, G P. Nis-amok, J. Am Chem Soe 87, 306 (1965).
18 R. Huisgen, Л4. Seidel, G IF ail ti ii. tick, H. Knupfer, Tetrahedron 17, 3 (1962).
19. R Huisgen, G Szeim.ies, Cftem Вег. 98, 1153 (1965).
20 R. linisgeti, P. Eberhard, Rtrahedron Lett., 4343 (1971).
21. R. Huisgen, J. Org- Chem. 33, 2i'91 (1668)..
22. ft. A. Eirestone, j Org Chem.. 33, 2285 f 1968).
23 ft. SfmGf.mrm, Tetrahedron Lett. 2717 (1971), ft Sustmann, H, Trill, Angew. Chem.
Int Ed Engl It, 838 (1972), К „V. Houk, J. Am Chem. Son. 94, 8953 (1072).
23a P, Scheiner, 3 31 Sckoinaker, S, Deming, F. 3. Libbey, G. P. Nowack, J. Am, Chem,
Sac 87, 31)6 (ll-it.iS).
R, Hsusgen, R Knorr, L. .Mobius, G S.reiirdes, Chem. Ber. 98, 4014 (1965).
3 M. Stewart, C Carlisle, K. Kesn, G Lee, J. Org Chem. 35, 2040 (1970),
23 ft. Huisgen, H. Hai'idi, ft Grashey, H. Seidl, Chem, Бег 101, 2568 (1968).
2)j G, Stork, 3. E. MiMnrru, J Am Chem. Soc 89, 546J (1'367).
24 R Hmegen, H. Mader, .J. Am Chem Soc. 93, 1777 (1971)..,
23. 3. Turro, S S Edelson, 3, R, Williams, T. R, Darling, F В Hammond, .L Am.
Chem Soc. 91, 2283 (I960), S. *> Edelson N. 3. Turro, J.. Am. Chem. See 92, 2770
(1970)- N, I' Turrc. Arc Chdti.. Res. 2, 25 (1969).
25a H. F. Heme. R Peavy, Л. I. Durhetaki, I Org. Chem 31, 3024 (1966). "Ah'
255 P. B. Wolfer, К H Cramweil, J. Org Clwm 35, 888 (1970). f
2.V A Pado>a, Л1. Diimrjn. 3, Snmirmoff, S. I. Wetmore, 3r.t J Am Chem. Soe. 95, 1945,
1954 (1973).
2b ft B. Woodward, ft Htjimamt, Angrw Chem. Int Ed. Engl. 8, 781 (1969).
2ha A. F Krapeho, I 33. .Lesser J Org Clurn 31, 2030 (1966).
26a IF. T Brady, 4 D Patel, J Ogr Cdm 38, 41.06 (1973)
26a tf. T. Brady, R. Poe, Ir, E i f:. H. Parry, III, J Am. Chem. Soc. 92, 146
(1070).
26c Я H Wasserrnnrf, I U. Pmer. Г F. Dchm’ow, J Org Chem 38, 1451 (1973).
26d- IF. Г. Brady, F F He-J. 3r. J Od~. Chrn 35, 3733 (19701.
272 3. D Roberts, C. ;M SGrrrs, Org Renat. 12, 1 (1962), P, D Bartlett, Q Rev. Chem.
Six 24, 473 (1970).
27a D, D. Coif man. P L Barritk, R D Crtmirr, M. S. Raascli, J Am Chem Sue 71,
490 (1949).-
27o H -"L C-npps, J К ffftft'm-rig IF H Slmrkey, J Ain Chem Srw 81, 2723 (1959)..
27s, Л D, Roberts, G, B, Kline, H E. Smimrjns, 3r., J Am. Chem, Soc, 73, 4765 (1953).
219
27а. 7. 7. Drysdale, I?. IT. Gilbert, H. K. Sinclair, IP. H, Sharkey, J. Am. Chem. Sec
3672 (1958).
28. К. C. Brannock, A. Belt, R, D, Burpltt, C. A. Kelly, J. Org. Chem. 29, 801 (IS
29. M. E. Kuehne, L. Foley, J. Org. Chem. 30, 4280 (1965).
30. R. Hcdsgen, G. Steiner, J. Am. Chem, Soc. 95, 5054 (1973).
31. G. Steiner, R. Huis gen, J Am. Chem. Soc. 95, 5056 (1973),
32. P. de Mayo, Ace. Chain. Res. 4, 41 (1971).
33. H. Yamazaki, R. J Cvetanovic, J. Am. Chem. Soc. 91, 520 (1969)’.
34. G, S. Hammond, N. J. Turro, R. S. H, Liu, J, Org. Chem. 28, 3297 (1963),
35. A. Mustafa, Chem. Rev. 51, 1 (1952).
36. D. G, Farnam, A, 7. Mostashari, Org. Photochem, Synth 1, 103 (1971).
37. D. G. Farnam, A. J, Mostashari, Org, Photochem, Synth. 1, 79 (1971),
38. R. Srinivasan, J, Am. Chem. Soc. 84, 4141 (1962); 90, 4498 (1968),
39. /. Meinwald, G. IP, Smith, J. Am, Chem. Soc. 89, 4923 (1967); R. Srinivai
К. FL Carlough, J. Am. Chem. Soc. 89, 4932 ^1967).
39a. P. Srinivasan, Org. Photochem, Synth. 1, 101 (1971); J. Am. Chem. Soc. 86, 3
(1964).
396. P. G. Gassman, D, S. Patton, J. Am, Chem Soc, 90, 7276 (1968).
39e IP, G. Dauben, С. H. Schallhorn, D, L. Whalen, J. Am. Chem. Soc. 93, 1446 (195
39г В. M. Jacobson, J. Am, Chem. Soc, 95, 2579 (1973).
396. 7. C. Barborak, L. Watts, R. Pettit, J. Am. Chem, Soc. 88, 1328 (1966),
40. P. £. Eaton, Acc. Chem. Res. 1, 50 (1968).
41. E. J. Corey J, D. Bass, R, be Mahieu, R, В. Мйга, J. Am, Chem, Soc. 86, 5'.
(1964).
42. R. L. Cargill, T. К Ring, A. S. Sears. M. R, Willcott, J, Org. Chera, 36, 1423 (197
43. IP. C. Agosfa, W. W. Lowrance, Jr, J. Org. Chem. 35, 3851 (1970).
43a. 7. F. Bagli, T. Bogri, J. Org. Chem. 37, 2132 (1972).
436. P. E. Eaton, К Ni/t, J. Am. Chem. Soc, 93, 2786 (1971),
43a. P, Singh, J. Org. Chem. 36, 3334 (1971).
44. D. R. Arnold, Adv. Photochem. 6, 301 (1968),
44a 7. S. Bradshaw, J. Org. Chem, 31, 237 (1966).
446. D. R. Arnold, A. H. Glick, V, У, Abraitys, Org. Photochem, Synth. 1, 51 (1971).
44e. R, R. Sauers, W. Schlnski, B. Sickles, Org. Photochem. Synth , I, 76 (1971).
45. N. c, Yang, W. Eisenhardt, J. Am, Chem. Soc. 93, 1277 (1971); D. R, Arnoi
R L. Hinman, A. H, Glick, Tetrahedron Lett., 1425 (1964); N, 7, Turro, P. A, IPriec
J. Am. Chem, Soc, 90, 6863 (1968); Л A, В ar Itrop, H. A. J. Car less, J, Am. Chei
Soc 94, 8761 (1972).
46. IP. G. Dauben, T. 7. Dletsche, J. Org. Chem. 37, 1212 (1972)’.
47. A. ip. Burgstahler, l. С, Nardin, J, Am. Chem. Soc. 83, 198 (1961).
48. IP. H. Watanabe, L. E. Conlon, J. Am, Chem. Soc, 79, 2229 (1957).
49. A. E. Wick, D. Felix, R. Steen, A. Eschenmoser, Helv. Chim. Aeta 47, 2425 (1964’
D. Felix, K. Gschnwend-Steen, A. E. Wick, A, Eschenmoser, Halv, Chim. Acta 5.
1030 (1969).
50. IF. S, Johnson, L. Werthetnann, IP. R, Bartlett, T. J. Brocksom, T. Li, D. J. Fault
пег, M. R. Petersen, J. Am. Chem. Soc 92, 741 (1970).
5L £>.7. Faulkner, Af. R. Petersen, Tetrahedron Lett., 3243 (1969); J. Am. Chem. Soi
95,553 (1973),
52. IP. S. Johnson, T, J. Brocksom, P. Loew, D. H, Rich, L. Werthemann, R, A. Ar note
53.
54.
55
56.
57,
T, Ll, D, I Faulkner, J. Am. Chem. Soc. 92, 4463 (1970),
R. E. Ireland, R. H. Mueller, A. K. Willard, J, Ara Chem. Soc, 98, 2868 (1976),
It7, van E Doering, IP. R. Roth, Tetrahedron 18, 67 (1962).
R. K, Hill, R. Soman, S. Sawada, J. Org. Chem. 37, 3737 (1972),
S. I. Rhoads, in; Molecular Rearrangements, V. 1, P. de Mayo (ed.), Intersclenee
New York NY, 1963, pp. 655—684.
H. L. Goering, IF. I. Rlmoto, J. Am. Chem Soc. 87, 1748 (1965);
E. AL Marvell, J. L. Stephenson, J. Org. J. Am. Chem. Soc. 87, 1267 (1965).
57a. R. I. Trust, R E. Ireland, Org. Synth. 53, 116 (1973).
576. C, A Hedrick, R. Schaub, J, B. Slddall, J_ Am. Chem Soc. 94, 5374 (1972),
57e.F. E. Ziegler, G. B. Bennett, J. Am. Chem. See. 95, 7458 (1973).
57г. J. J. Plattner, R. D. Glass, H. Rapoport, J. Am Chem. Soc. 94, 8614 (1972),
S7d G. Saucy, R. Market, Helv. Chim. Acta 50, 2091 (1967).
57e. J. W. Ralls, R E. Lundin, G. F. Bailey, J. Org. Chem. 28, 3521 (1963).
57м, 7. H, Burkhalter, F H. Tendick, E, M lanes, Pr A. Jones, IP. F. Holcomb, A, L Raw-
lins, J. Am. Chem. Soc. 70, 1363 (1948).
57s. I. A. Pearl, J Am. Chem. Soc. 70, 1746 (1948),
57a. D Felix. R, Gschwend-Steen, A. E. Wick, A. Eschenmoser, Helv. Chim. Acta 52, 1030
71PRAt ff ’
58.
59,
(1969),
A. Jefferson, F Schelnmann, Q Rev. Chem. Soc. 22, 391 (1968).
S. J, Rhoads, itr. Molecular Rearrangements, V. 1, P. de Mayo (ed.) In ter science.
New York, NY, 1963, pn 684—696; S. 7. Rhoads, N. R. Raulins, Org’, React 22 1
(1975)
60 H M Frey, R, Walsh, Chem Rev. 69, 103 (1969)’.
220
61, R. Р. Luiz, S. Bernal, R. J. Boggio, R. O, Barns, AL IP. McR'icholas, J, Am- Chem.
Soc. 93, 3985 (1971)
62. IP. von E. Doering, W. R. Roth, Tetrahedron 19, 715 (1963).
63. E, Vogel, Justus Liebigs Ann. Chem. 615, 1 (1958), G. S. Hammond, C. DeBoer,
J, Am. Chem Soc. 86, 899 (1964).
64. £, Vogel, KT Grimme, E.. Dinni, Angew. Chem. 75, 1103 (1963).
65. A. Viola, E. J. Iorio, К. K. Chen, G. M. Glover, Cl. Rayah, P. J. Koclenski, J, Am.
Chem. Soc. 89. 3462 (1967)
66. E, R. Marvell, IP. Whalley, Tetrahedron Lett, 509 (1970).
67. D. Л4. Lemal, S'. D. McGregor, J. Am. Chem, Soc. 88, 1335 (1966).
68. Л P. freeman, W. H. Graham, J, Am. Chem. Soc. 89, 1761 (1967).
69. M. A. Ogiiaruso, M, G, Romanetli, E, L Becker, Chem. Rev. 65, 261 (1965).
70. 6. Halton, Л1. A_ Battiste, R. Rehberg, C. L. Deyrup, Л1. E, Brennan, J. Am. Chem.
Soc. 89, 5964 (1967)- S’, C. Clarke, B. L. Johnson, Tetrahedron 27, 3555 (1971).
71. W. L. Mock, J. Am. Chem. Soc. 88, 2857 (1966), S'. D, McGregor, D. M. Lemal, J.
Am. Chem. Soc. 88, 2858 (1966) .
72. ,V. P. Reureiter, J. Am. Chem Soc. 88, 558 (1966).
73. W. Tokura, T. Nagai, S. Matsumura, J Org. Chem. 31, 349 (1966).
74. N. Rieber, J. Alberts J. A. Lipsky, D. M. Lemal, J. Am. Chem. Soc. 91, 5668 (1969).
75. E. L. Allred, J. C, Hinshaw, A. L. Johnson, J. Am Chem. Soc. 91, 3382 (1969);
E. L. Allred, A, J. Voorhees, J. Am. Chem. Soc. 95, 620 (1973).
76. J. A. Berson, S. S. Olin, J Am. Chem. Soc. 91, 777 (1969).
77, A D. Bartlett, Л’. A.. Porter, J. Am, Chem. Soc. 90, 5317 (1988).
78 А. Л1. Stephenson, J. 1 Brautnan, J. Am. Chem. Soc. 93, 1988 (1971).
79. R. J, Crawford, A. Mishra J Am Chem. Soc. 88, 3963 (1966).
80. R. Hoffmann, J Am Chern Soc, 90, 1475 (1968).
81. P, S. Engel, J, Am. Cnem Soc. 91, 6903 (1969); P. D. Bartlett, P. S. Engel, J, Am.
Chem. Soc. 90, 2960 (1968)
81a. T. V. Van Auke.n R L, Rinehart, Jr, J Am Chem Soc, 84, 3736 (1962).
81АЛ Misani, L.. Speers, .1 M Li/on, J Am Chem, Soc 78, 2801 (1956).
8ie. J. P. Freeman, J. Org Chem 29, 1379 (lci64).
81 e. G. L. Class, IP. A, Boll 11.. Heyn, V. Dev, J. Am. Chem Soc. 90, 173 (1968).
81d. C. G. Overberger R R. Burd, R. B. Mesrobian J. Am. Chem. Soc. 78, 1961 (1956).
8le. R. Anet, F. .4, L Ariel, J Am Chem Soc. 86, 525 (1964).
8lac. p. M. Moriarty, J Org Chem. 28, 2385 (1963).
82. C. G. Overberger, J. IP Stoddard, J. Am. Chem. Soc, 92, 4922 (1970).
82a. A. С, Cope, E R. Trumbull, Org. React- 11, 317 (1960).
825. С. H. DePay, R, W King, Chem. Rev. 60, 431 (1961).
82e. H. R. Race, Org. React 12, 57 (1962).
83. D. J. Cram, M R. V Sahyun, G. R. Knox, J. Am. Chem, Soc. 84, 1734 (1962).
83a. D. J. Cram, J E. McCartif, J. Am. Chem. Soc. 76, 5740 (1954),
836. A. С. Cope, C. L Bumgardner, J. Am Chem, Soc. 79, 960 (1957).
83e А. С. Cope, C L Bumgardner, E C. Schweizer, 3. Am Chem Soc. 79, 4729 (1957).
83г A. С. Cope, E Ciganek, R. A. LeBel, J. Am. Chem. Soc 81, 2799 (1959),
83Л ,4. С, Cope, C. L. Bumgardner, J. Am. Chem. Soc, 78, 2812 (1956).
83e. C, G. Overberger, R. E. Allen, J. Am. Chem. Soc. 68, 722 (1946).
83ж, IP. J. Bailey, J. Economy, J Org. Chem. 23, 1002 (1958).
83э. C. G. Overberger, N. Vorchheimer, J. Am, Chem. Soc. 85, 951 (1963).
83й. E. Piers, К F. Cheng, Can. J. Chern. 48, 377 (1968).
83к. D. J. Cram, J. Am. Chem. Soc. 71, 3883 (1949).
83л. A, T, Blomquist, A. Gotlstein, J. Am. Chem, Soc. 77, 1001 (1955).
83ft A, de Groot, B. Euenkuis, H. Wynberg, J. Org, Chem. 33, 2214 (1968).
83n. C. F. Wilcox, Jr., G C, Whitney, J. Org. Chem. 32, 2933 (1967),
84. D. V, Curtin, D. B. Kellom, J Am. Chem. Soc. 75, 6011 (1953).
85, D. H. Froemsdorf, С. H. Collins, G. S. Hammond, С. H. DePuy, J. Am. Chem Soc.
81, 643 (1959).
ЗАДАЧИ
(Литература к задачам приведена на с. 437)
— 6.1, Напряженный алкен — бицикле [2.1.0] пентен 2 — при реакции Дильса — Альдера
с циклоп еятад иен ом образует аддукт. Нарисуйте структуры экзо- и эндо-аддуктов.
Предложите способы доказательства конфигурации каждого из стереоизомеров.
— 6.2, При кипячении а-пирона (26) с метилакрилатом в течение продолжительного
времени образуется смесь соединения (27) и других изомеров. Объясните, как обра-
зуется продукт (27).
26 27
221
— 6.3. Предскажите структуру продуктов термической перегруппировки следующих
соединений; укажите конфигурацию ожидаемого продукта.
Ph сн,
.„- \ л 3
СН2—СИ— С 1
Г./Н
С=СУ у
Н<г-‘гЛсН8]
— 6-4. При нагревании дигидро фурана (28) до 14&—200йС образуется'4-метилцикло-
гептен’4-он-]. Объясните это превращение. -.-•----
£8
— 6.5. Описан путь синтеза хазубанановых алкалоидов, включающих взаимодействие
бутадиен-1- ил) фенилсульфоксида с тетр агйр о бенз индолом (29). При обработка полу-
ченного аддукта (30) сульфидом натрия в кипящем метаноле образуется продукт (31).
Предложите Структуру соединения (30) и путь его превращения в соединение (31), _
29 Я/. - -N< Иэ
' at
— 6.6. При облучении диеиона (32) образуются три изомерных насыщенных кетона,
каждый из которых содержит циклобутановое кольцо. Постулируйте возможные струк-
туры. , „
32
— 6.7. Покажите, как применение в реакции Дильса — Альдера каждого на приводи-
мых ниже диенофилов или диенов позволяет получить промежуточный продукт для до-
стижения указываемой синтетической цели.. Укажите серию реакций, которые можно
использовать для превращения первоначального аддукта Дильса — Альдера в нужный
продукт;
(о) Используя а-бромакролеви а качестве диенофила, получите 4-метиленцикло-
гексены;
(б) используя сг-хлора цетол и три л в качестве диенофила, получите бициклические
кетоны;
(в) используя 1 м ето де и-3-триметил силилокси бута диен в качестве диена, получите
4-ацетилц.иклогевссп-Зов.
6“) используя в качестве диена тетрафениациклопеитадиевон, долуЧите 2,2'3 3/,'
4,4' Д 3 - октафенил бифенил.
22?
— 6,8. При облукгйш смеси циклсгеисем н 5,й-диметалщпслогексайдиона-1г3 образует*
ся соединений Hit.' кгхадд.ш р&тдцди.
33
— 6.9. Предполагая, что реакция Дильса. — Альдера проходит с обычной для нее сте-
реоспецифн’гпсс'гыо, определите, какие стереоизомеры окажутся возможными продук-
тами при виутрнмолекуляраой ре дыши Дн.чдад— Альдера для соединений (34) и (35)?
Н
— 6.10. При облучении а-метилстирола я диацетила (бута ндпои-2,3) .-образуются ожи-
даемые изомерные оксетаны с выходом 48%. Одновременно образуется также соеди-
lii-Htte (36).. При .замене метлы-юй группы я а-метиястярме ни CDs-группу наблда-
дается приведенное ниже распределение дейтерия в соединении (36).. Объясните, кай
происходит образование этого продукта и распределение дейтериевой метки.
О О Ph DO
il I'i I I II
PhC ! j < Д-*. Пт —> DjC^C—CHiOC—CCHj
CDj (SHj
• за
— 611, С несимметрично длпаметекными кетенами циклоп ей та диен образует аддукты,
в которых Ьдльшяй эаместлтыь. имевшийся в кетене. эаяниает -положение, Пред-
ложите объяснение этой стереохимической особенности реакции.
— 6.12. Объясните, в.очеуу из з.зосоедшкыня (37) образуется диен (38), а ие диен (39)
С!-Гэ. Н-5С ПН2 /СПз
Г N С
llz "н н я
*38
37 Н Н zch*
^С~С‘ ч\с=с(
и СНа чн
зэ
— 6.13. При облучении о-йстрт.лб/нзали-’егдта в присутствии мялся повое о ангидрида
обвадустад ссади ад цщ,- (4IJ1 7 о же аджад гад тиададте образуется при на г рев ан пн соедн-
адния (>;) с ма.пейиовы.м аи-г-дриад-ад В обадх реакциях образуется только сдерсонао-
мер (40). Сфер ну,тируйте меха глад*.
223
— 6.14. При кипячении смеси бутен-2-аля, 2-ацетоксипропена и диметилового эфир,
ацетилендикар боновой кислоты в присутствии небольших количеств кислотного катале
затора с выходом 80% образуется диметилф галат, Объясните течение этой реакции.
— 6.15. При взаимодействии азлактона (42) е диметиловым эфиром а дети ле иди карбе-
новой кислоты а кипящем ксилоле выделяется диоксид углерода и образуется пройд
водное пиррола (43). При аналогичных условиях в отсутствие диметилового эфира аце-
тилен дикв рбоиов ой кислоты выделения СОа из (42) не происходит. Соединение (44) и-
дает аддукта с димет иловым эфиром ацетилен ди кар бонов ой кислоты. Предложите ме-
ханизм данной реакции, согласующийся, с этими фактами
+ СНаООСС=СССОСЩ —гт*
—-6.16; Терпен А при нагревании перегруппировывается в моноциклический терпен Б.
Приведите конфирмацию бициклического терпена, в которой может произойти данная
перегруппировка.
— 6.17. (о) При взаимодействии 1,2.4,5-тет раз инов с алкенами образуются дигидропирн-
дазийы, как иллюстрируется приведенным ниже уравнением, Предложите механизм.
(б) Соединения (45) и (46) неустойчивы и теряют молекулу азота при комнатной
температуре., При разложении обоих соединений образуется соединение (4*). Объясните
образование соединения (47).
— 6.18. Изучение состава смеси, полученной при пиролизе стереоизомерных пиразоли-
ков (48) я (49), показало, что из обоих соединений образуется цис- и транс-2-дейтеро-
метилциклопропанов, Предложите механизм, согласующийся с этим фактом.
224
— 6.19. Укажите, как надо обработать приведенные исходные соединения для получе-
ния веществ, из которых при термической фрагментация образуются указанные реак-
ционноспособные частицы:
(5)
как предшественник (CHa)2Si=CHa
нч уН
'£==(/
ВгНгс/ ХСН2Вг
и (СНЭО)3Р как предшественники
О
СНаО^=О
— 6.20. При фотолизе соединения (50) с выходом 83% образуется изомерное соедини*
пне (51), прн щелочном гидролизе которого получают гидроксикарбоновую кислоту
(52), имеющую состав С^Н^О,. При обработке соединения (51) силикагелем в гексане
получают продукт (53), имеющий состав CjiHjsOg, При лейст в ян на него с меся перйо-
дата натрия в перманганата калия возникает смесь веществ (54) н (55). Каковы струк*
туры соединений (51), (52) и (53)?
И
СООН
НО(СН2);СООН
55
— 6.21. Предложите способы синтеза каждого из следующих напряженных цикличе-
ских соединений;
— 6.22. Предложите последовательность реакций для осуществления каждого из сле-
дующих превращений:
(а) сивалев аз явтарвого альдегида, азовроавлбромяда в З'Метоксц-2-цеткдйута-
дпена-1,3; -
Ь Зик. ею
из соединения (А)
[см. верх с. 226j
сн8
CJlj- HC М I ХИ-О
ХС=С^
Н,с/ ^СНг— НС \сн=сн2
\ссн3
и
сня
(А) [см. Начало задачи на с. 22
CjHj
(г) CjHsOOCCHaCHsC^CHCHjCHaCl
Н6С2 он
из СНг=^— СНСН2СН4С1
OCaHs
CfeHsCOOCHaC^HCsH, t
CH3=CH CHj
(з) (CH3)2C=CHCH—C=CH2 из (СН3)2С=СНСН=СНСН2ОН
о сн8
II I
(и) (СН,)8СНСН2ССН2С=СНг из СНОСНО СН2СН=СН2 и (СВДСНВ'г
/—\,СН2СН3
W XCH2 С О О Сг Hs
— 6,23. При облучении вяиилаиклопропана в присутствии беязофеноиа или бензальде-
гида образуется смесь двух типов соединений. Предложите механизм, согласно кого»
рому образуется продукт типа (57).
£в ‘ W
228
— 6.24, При циклоприсоединении тетрацианэтллеиа к этилв ин иловому эфиру в ацетоне
получают с выходом 94% [2 + 2]-аддукт и с выходом 6% аддукт. Имеющий состав*
те тр а цн а н эти лен j-этилв цикловый эфир + ацетон. При выдерживании [2 + 2]-аддукта
в контакте с ацетоном в течение нескольких дней происходит его полное превращение
в побочный продукт. Предложите структуру для этого продукта и способ его получе-
ния; (а) в первоначальной реакции и (б) iipii стоянии в ацетоне.
— 6,25. Удобный способ получения 2-аллилциклогексанона состоит в простом нагрева- .
нии дпалдилкеталя циклогексанона в толуоле в присутствии п-толуолсульфокислоты я, ,
последующей отгонке толуола и аллилового спирта. Перегонка остатка позволяет выде-
лить 2-аллилциклогексанон с выходом 90%. Приведите механизм данной реакции.
— 6,26. Опишите синтезы следующих соединений из соответствующих исходных соеди-
нений:
(а) гекса фен ил бен зол из бензила, дибензвлкетона и ди фен ил ацетилена;
СН8 СНЭ
(0 HOCHafCHJ.C^CtCHJ.^CCOOH
А н
из !,1-днметоксипентав1-иа-4, трпэтилфосфоноацетата, 2-бромвропеяа и йетилортоаце-
тата;
(в)
— 6.27, Общим методом синтеза р,у~нен асы щепных альдегидов является реакция ал-
лилгалогенида типа (58) с N-цианометилпирролидином с последующим взаимодействием
с трет-бутилатом калия и гидролизом водой. Приведите механизм, по которому может
происходить данная реакция.
(СН3)3С
63
CHjBr
3. ЩО. Н
I. NCCH2N
2. К* “ОС(СН3)3
8«
ГЛАВА 7
РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ В АРОМАТИЧЕСКОМ ЯДРЕ
В этой главе рассматриваются реакции, с помощью которых вводят*
или обменивают заместители в ароматических кольцах. На первом месте
среди них стоят реакции электрофильного замещения в ароматическом
ядре, но существуют также важные реакции, которые протекают по
механизму нуклеофильного или радикального замещения. Обсуждены
примеры синтетически важных реакций каждого типа. Реакции электро-
фильного замещения в ароматических соединениях изучены очень по-
дробно и с точки зрения механизма реакции, влияния структуры на
реакционную способность; эти исследования описаны в гл. 9 ки. 1. В дан-
ной главе внимание обращено на синтетические аспекты электрофиль-
ного замещения в аренах.
7Л. ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В АРОМАТИЧЕСКОМ ЯДРЕ
7.1,1. НИТРОВАНИЕ
С первых дней развития органической химии реакция нитрования
имела очень большое значение. Эта реакция важна для введения ами-
ногруппы в ароматическое кольцо, поскольку нитрогруппу можно легко
восстановить до аминогруппы. Как показано в разд. 7.2.1, аминогруппа
в свою очередь открывает путь ко многим другим важным функциональ-
ным группам. Механизм реакции изучался в ранних работах в связи
с проблемой ориентирующего влияния заместителей.
Существует несколько нитрующих систем. Главным фактором при
выборе реагента является реакционная способность арена. Нитрующим
агентом может быть концентрированная азотная кислота, но она менее
реакционноспособна, чем ее смеси с серной кислотой. В обоих случаях
активной нитрующей частицей является ион нитрония. Существование
этой частицы подтверждено многими физическими методами, с помощью
которых в определенных условиях можно также определить ее концен-
трацию. При растворении азотной кислоты в. концентрированной серной
кислоте образуются 4 иона (ца одну молекулу азотной кислоты), что
показывают измерения понижения температуры замерзания [1]:
HNO3 -J- SHjSO* +NOa + Н3О" 4-2HSO;
Такие растворы дают в спектре комбинационного рассеяния полосу по-
глощения при 1400 см-1 [2]. Аналогичная полоса наблюдалась для рас-
творов азотной кислоты в других сильных кислотах, наПример в хлорной
кислоте, Такая же полоса, но значительно более слабая, имеется и в
спектре концентрированной азотной кислоты. Можно получить твердые
соли нитрония, например NO2+ С1О4—; для них обнаружена та же по-
лоса [3]. Это надежно подтверждает отнесение полосы к -ЫСЪ-нону.
Нитрование можно проводить в органических растворителях; наи-
более часто используют уксусную кислоту и нитрометан. В таких рас-
творителях константа скорости нитрования часто имеет нулевой поря-
док по ароматическому субстрату. Стадией, определяющей скорость, яв-
228
ляется образование активной нитрующей частицы, иона нитрония [4]:
2hno3 ?=± h2no: + no;
медленно
H,NOj ---’---* NOT + HjO
быстро
ArH + NOj ------> ArNOi + H*
Нитрование удобно проводить раствором азотной кислоты в уксус-
ном ангидриде. Предполагают, что при этом образуется ацетилнитрат:
О
II
UNO, + (СН3СО)2О =ё=ь CHsCONOs+CHsCOOH
Ценным свойством этого реагента является высокое отношение обра-
зующихся продуктов орто-нпра-замещёния для некоторых замещенных
ароматических соединений [5]. Наконец, для нитрования можно исполь-
зовать соли нитрония [6]. Широко изучен фторборат нитрония. Легко
СХЕМА 7,1. НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕРЫ НИТРОВАНИЯ АРОМАТИЧЕСКОГО ЯДРА
(I) [6а]
(2): [66]
(3) [бе]
(4) [6г]
(5) [65]
(6) [бе]
(7) (6w)
N(CHa),
СООН
UKQ,
H2SO4
(7Э-97Щ
(33-46ад
no2
{о • м п =64 3 331
229
получается соль нитрония и трифтор метансульфокислоты; она является
активным нитрующим агентом как в органических растворителях, так
и в сильных кислотах [7], Было найдено, что соли М-ннтропиридиния
могут нитровать ароматические соединения, как показано на схеме 7.1
(пример 7) [8].
7.1,2» ГАЛОГЕНИРОВАНИЕ
Введение галогена в ароматическое кольцо является важной син-
тетической реакцией. Хлор и бррм реакционноспособны по отношению
к ароматическим углеводородам, хотя для того, чтобы реакция проте-
кала с желаемой скоростью, необходимо использование катализатора.
Фтор реагирует слишком энергично, так что реакцию нельзя контроли-
ровать. Иод может реагировать только е очень реакционноспособным^
аренами, однако разработаны методы прямого введения иода и в 'менее
реакционноспособные молекулы с использованием окислителей.
Хлорирование в уксусной кислоте часто протекает как реакция вто-
рого порядка [9]. В неполярных растворителях реакция катализуется
такими соединениями, как хлористый водород и трифторуксусиая кис-
лота [10] в имеет сложную кинетику. Такие изменения кинетики можно
объяснить с точки зрения катализуемого кислотой расщепления связи
Cl—С1 в комплексе хлор—субстрат. В полярных растворителях хлори-
рование протекает значительно быстрее, чем в неполярных [11].
Продукт-
Бромирование также имеет тенденцию обнаруживать сложную кине-
тику в уксусной кислоте и других растворителях, причем порядок реак-
ции по брому изменяется от первого до третьего. В водной уксусной кис-
лоте наблюдалась кинетика второго порядка [12].
В препаративных целях в качестве катализаторов часто используют
кислоты Льюиса. При хлорировании применяют хлорид цинка или же-
леза (III), а при бромировании в реакционную смесь добавляют метал-
лическое железо, которое образует FeBr3. По-видимому, кислота Льюиса
играет роль протонного растворителя, облегчая разрыв связи галоген—-
галоген.
МХП + Хг X—Х—МХц
Бронировать можно разнообразные ароматические субстраты. Очень
реакционноспособны анилины и фенолы, их бромирование легко проте-
кает по всем орто- и пара-положениям относительно активирующей
группы. Можно успешно бронировать амидо-, алкил- и галогенбензоды;
замещение в этих случаях идет в орто-паря-положення. Используя кис-
лоты Льюиса, можно бронировать ароматические кольца с такими силь-
ными электроноакцедторными заместителями^ как нитро- и циано-
группы.
Иодирование можно проводить в присутствии солей меди(II) [13].
Эти соли, по-видимому, действуют и как катализатор (кислота Льюиса),
и как окислитель для превращения иодида в иод. Последнее очевидно,
250
Иодирование
^>соон ЕС1 к ^<,роон
(7) [14eJ [ £ --[ £ (70-84%)
231
поскольку иодида в присутствии хлорида меди (И) действуют как иоди-
рующие агенты.
СНз—!
СНз + Cui + CuCI2 —> СНз—'
---СНз (~70%)
Активными катализаторами галогенирования служат также иона
некоторых других металлов. Хорошо изучен катализ ионом ртути. В рас-
творах галогена и ртутных солей карбоновых кислот основным галоге-
нирующим агентом Является ацилгнпогалогенит;
Hg(OOCR)2-J- Х2 XHgOOCR + RCOOX
Трифторацетилгипогалогениты являются чрезвычайно реакционноспо-
собными галогенирующими агентами. Даже нитробензол легко брони-
руется трифторацетилгипобромитом [14].
Некоторые примеры галогенирования аренов приведены на
схеме 7.2.
7.1,3. АЛКИЛИРОВАНИЕ И АЦИЛИРОВАНИЕ
ПО ФРИДЕЛЮ — КРАФТСУ
Реакции Фриделя—Крафтса — важные методы введения углёрод-
содержащих заместителей в ароматические кольца. Реакциоииоспособ-
ными интермедиатами являются частицы с электрофильным углеродом.
В некоторых реакциях участвуют дискретные карбениевые ионы или
ацилий-катионы; однако в других случаях электрофил несомненно со-
стоит из алкильной или ацильной группы, еще связанной с потенциально
уходящей группой, которая отрывается на стадии замещения. Возмож-
ность участия дискретных карбениевых ионов зависит в первую очередь
от устойчивости потенциального карбениевого иона.
Выбор алкилирующих агентов очень обширен. Комплексы алкилга-
логенидов с кислотами Льюиса, особенно с AICU протонированные
спирты и протонированные алкены могут дать карбениевые ионы или
другие реакционноспособные алкилирующие агенты:
R—X + A!Ch R—Х-~А'1С1а =г=Ь R+4-XAlClJ
R—ОН + Н+ =r=h R—OH =ё=Ь R+4-H2O
I
Н
RCH=CH2 + H+ RCHCHs
Участие карбениевых ионов и родственных интермедиатов в реак-
ции Фриделя—Крафтса часто приводит к перегруппировкам алкилирую-
щего агента. Например, когда в качестве субстратов используют соеди-
нения с «-пропильной группой, то введенной часто оказывается изопро-
пильная группа [15]:
О Aids
+ h-C2HjC1 --> / 2—сн<сна)г
Наблюдались также перегруппировки, которые могут показаться
необычными: при использовании третичных исходных галогенидов вве-
денные заместители оказываются вторичными [16]:
С1
1 А1С13
+ (СНз)2ССН(СНэ)2 -------►
4-90%)
232
Такой результат обусловлен последующей изомеризацией
ного (неперегруппированного) продукта реакции под влиянием Ах.л,
а не перегруппировкой промежуточного карбениевого иона [17]. Дей-
ствительно, более мягкий катализатор Фриделя—Крафтса, такой кая
хлорид железа (III), приводит к продукту, ожидаемому из неперегруп-
пированного третичного карбениевого иона.
При комнатной температуре или немного более высокой в условиях
реакции Фриделя — Крафтса может происходить миграция алкильных
заместителей в бензольном кольце [18]:
СНз СНз
СН(СНз)2
s Aids
] + (СЩЦСНС1 —
СНз СНз
Такие миграции обычно протекают в направлении уменьшения про-
странственных взаимодействий между заместителями.
Данные относительной реакционной способности показывают сле-
дующий порядок изменения реакционной способности ал кил галогенидов:
трет- > втор- > пере- > метил [19]. Этот порядок объясняется уча-
стием либо карбениевых ионов, либо комплекса галогенида н катализа-
тора. В любом случае гетеролиз связи С-галоген облегчается дополни-
тельными алкильными группами.
Взаимосвязь активности катализатора, устойчивости карбениевого
иона и селективности атаки изучена подробно с использованием заме-
щенных бензилгалогенидов и различных катализаторов Фриделя —
Крафтса [20]. Полученные данные указывают на то, что единым меха-
низмом нельзя охватить все реакции алкилирования по Фриделю —
Крафтсу. При использовании очень активных катализаторов селектив-
ность относительно конкурирующих ароматических субстратов мала.
В менее реакционноспособных системах субстратная селективность воз-
растает. Количественного описания каталитической активности не до-
стигнуто; однако ряд,кислот Льюиса удалось разбить на четыре группы
по их активности в катализе бензилирования бензола. Некоторые из
этих катализаторов приведены в табл. 7.1.
Алкилирование алкилбензолов по Фриделю—Крафтсу обычно дает
значительные количества как орто-, так и пара-изомеров. Например,
при реакции толуола с изопройилбромидом и хлористым алюминием в
нитрометане образуется 47% орто-, 15% мета- и 39% пара-изомера [21].
Реакции чувствительны к пространственным факторам: с трет-бутил-
бромидом образуются только мета- и пара-изомеры [22].
Ароматические субстраты с электроноакцепторными группами не
алкилируются по Фриделю — Крафтсу. Другим ограничением реакции
является тот факт, что введенная алкильная группа повышает реакцион-
ную способность ароматического кольца по отношению к дальнейшему
замещению, т.. е. происходит полиалкилирование. На практике полиал-
килирование обычно уменьшают, используя избыток ароматического
субстрата.
ТАБЛИЦА 7.1. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ КАТАЛИЗАТОРОВ
ФРИДЕЛЯ — КРАФТСА [201
Очень активные Умерев ao активные Мало активные
Aids, А1Вг3, GaC!3, GaCl2, SbFs, Mods 1пС13, L.aBr$. Sbds, FeClg, Alda + CH3NOj, SbFs + CHjNOs BCk SnCl4, T1CI4 TIB-,, FeCt2
233
СХЕМА 7.3. РЕАКЦИИ АЛКИЛИРОВАНИЯ ПО ФРИДЕЛЮ — КРАФТСУ
Meж молекулярное алкилирование
(1) [25а]
(2) [256]
(3) [25в|
А1С13
----> (Ph)2CHCOCH3
СН»С1
сн3с=сн» +
Вг Вг
I !
PhCH—CHCOOH +
CHiCl
(70-73%)
Ph
AtCl3 I
----► Ph2CHCHCOOH
M-78%)
Внутримолекулярные циклизации
по Фриделю-Крафтсу
(4) [25г]
(5) [25д]
Кроме комбинации ал кил галогенида с кислотой Льюиса в синтезе
часто используют два других метода получения карбениевых ионов.
Источником карбениевых ионов могут служить спирты в сильно кислой
среде, например в серной или фосфорной кислоте. Алкилирование аро-
матических соединений спиртами катализуется также BF3 и А1С13 [23].
Алкены также являются источниками карбениевых ионов для ал*
килирования. В качестве катализаторов используют протонные кис-
лоты — серную кислоту, фосфорную кислоту и фтористый водород,
а также кислоты Льюиса — BF3 И А1С13 [24]. Проведенные исследова-
ния показывают, что такие факторы, как селективность и тенденция
к изомеризации алкильной группы в более устойчивую структуру, ана-
логичны описанным для алкил галогенидов как алкилирующих аген-
тов [25].
Некоторые примеры алкилирования по Фриделю — Крафтсу приве-
дены на схеме 7.3.
Алкилирование по Фриделю — Крафтсу может происходить внутри-
молекулярно, в результате чего образуется новое кольцо. В таких ре-
акциях шестичлеиное кольцо образуется несколько легче, чем пятичлен-
ное. Так, 4-фенилбутанол-1 в фосфорной кислоте дает продукт цикли-
зации с выходом 50%, а З-фенилпропанол-1 в основном дегидратируется
в алкен [26]:
Если потенциальный промежуточный карбециевый ион может претерпе-
вать гидридный или алкильный сдвиг,, то этот сдвиг будет происходить
234
предпочтительно по сравнению с замыканием пятичлениого гольда, tiJi
СН3
I
CHjCHiCCHtCHs),
I
он
Haso«
(-58%)
Важным использованием внутримолекулярной реакции Фриделя —
Крафтса является построение полициклического углеводородного ске-
лета терпенов и стероидов. Это иллюстрирует пример 5 в схеме 7.3.
Ацилирование по Фриделю — Крафтсу обычно включает реакцию
ацил галогенида с катализатором — кислотой Льюиса (А1С1Э, SbFg или
BF3). Иногда используют ангидриды кислот. Как и при алкилировании,
реакционноспособным интермедиатом может быть диссоциированный
органический катион (ацилий-катион) или комплекс хлорангидрида и
кислоты Льюиса [28].
или
О о—МХи
II П
RCX t МХц —► R—С—X
Ориентация входящей ацильной группы при ацилировании по Фри-
делю — Крафтсу зависит от растворителя и других условий реакции
[29]. Для алкилбензолов, как правило, преобладает атака в лара-поло-
жение. Образование орто-изомера возрастает с увеличением электро-
фильности ацилий-катиона, и для таких неустойчивых и поэтому менее
селективных частиц, как формил- и 2,4-динитробензоил-ионы, отноше-
ние орто-:пара-изомеров достигает 0,8: 1 [30]. Для простых ацильных
и бензоильных производных отношение орто-:пара-изомеров обычно со-
ставляет 1 : 20 или больше [31].
Широко распространено внутримолекулярное ацилирование. Часто
используют обычнуя? реакцию Фриделя — Крафтса с участием ацилга-
логенида и кислоты Льюиса, но существуют й альтернативные методы.
В одном из полезных методов проведения внитримолекулярного ацили-
рования карбоновую кислоту растворяют в полифосфорнсЙ кислоте
(ПФ К) и нагревают:
235
По-видимому, механизм этой реакции включает образование смешан-
кого ангидрида карбоновой и фосфорной кислот -[32]. Такие циклиза-
ции можно также проводить^ используя «полифосфатный эфир» — эте-
рифинированный олигомер фосфорной кислоты, который растворим в
таких растворителях, как хлороформ [33]..
Для введения сочлененного кольца к бензольному ядру используют
также ангидрид янтарной кислоты или его производное. После межмо-
лекулярного ацилирования проводят восстановление и затем внутримо-
лекулярное ацилирование. Восстановление необходимо для превращения
дезактивирующего ацильного заместителя в более благоприятный ал-
кильный [34].
Примеры типичных реакций ацилирования по Фриделю — Крафтсу
приведены на схеме 7.4.
СХЕМА 7Л. РЕАКЦИИ АЦИЛИРОВАНИЯ ПО ФРИДЕЛЮ - КРАФТСУ
2) (346]
П) [34а 1
СНЭ
СН(СНз)г
(50-55%)
23ь
Продошечае схемы 7.<
Реакции внутримолекулярного ацилирования
ко Ф р и д е л ю — К р а ф тс у
(общий выход 85%)
Некоторые другие реакции ароматических соединений родственны
реакции Фриделя—Крафтса. Хлор метильную группу вводят действием
формальдегида в концентрированной соляной кислоте в присутствии га-
логенидов, например хлорида цинка [35]. Применение реакции огра-
ничено бензолом и производными сэлектронодоноряыми заместителями.
Для реакции хлорметилирования возможно несколько механизмов; ак-
тивным электрофилом, по-видимому, является протонированный хлор-
метиловый спирт:
CHj—О
НС1, ZnCl»
СНгС1
СН2—О + НС1 + Н* =f=h Н#ОСН2С1
— СН2С(
При протоштровании кетонов и альдегидов образуются гидроксикар-
бениевые ионы; они могут алкилировать ароматическое кольцо. Обычно
продукты таких реакций, будучи замещенными бензиловыми спиртами,
претерпевают дальнейшие превращения. В качестве примера приведем
образование дизамещенного антрацена из бензола и ароматического аль-
дегида [36]:
Другим примером является синтез ДДТ из трихлор ацетальдегида и
хлорбензола:
|^С1—]CHCC1S
Первоначально образующийся карбинол алкилирует вторую молекулу
хлорбензола:
ОН
Реакции такого типа, приводящие к образованию производных дифенил-
метана, особенно характерны для реакционноспособных ароматических
соединений, таких как мезитилен и фенол.
Оксид углерода, цианистый водород и нитрилы также реагируют
с ароматическими соединениями в присутствии сильных кислот или дру-
гих катализаторов Фриделя—Крафтса. Эти реакции широко исполь-
зуются в синтезах, поскольку в результате образуются формил- и ацил-
замещенные ароматические соединения. Эти электроноакцепторные
группы препятствуют дальнейшему электрофильному замещению. По-
дробные исследования механизма не проводились; ниже приведены при-
мерные механизмы этих реакций:
С^б + Н* Н—CsO*
АгН + НС=^О+ —> ArCH=O-р Н*
R—R—C=N—Н
* Аг
+ - I 4-
Ar—Н + R—C^N—H —> R—C=NHa
О
^NHj + HsO —> Аг—С—R
Многие характерные примеры этих реакций описаны в обзорах серии
«Органические реакции» [37].
Другой удобный метод введения формильной и ацильной групп в
ароматическое кольцо включает использование N.N-диалкиламидов и
хлороксида фосфора; это реакция Вильсмейера — Хаака. Активным
238
электрофилом является продукт фосфорилирования ->•=-
роду:
О ОРОС1»
R—C—ШСН3), + РРС1) —> R—C=N(CHa), + СГ
OPOCJa ОРОС12
ArH + R—С=Й(СНЭ)2 —> Ar—С—R
+NH(CHa)2
OPOCIs О
Ar—С—R> +Н2О —> Аг—С—R + H3POt + (CH3)2NH2
4н(СНэ)з
Эти частицы не так реакционноспособны, как ацилий-катион, поэтому
для эффективного протекания реакции ароматическое кольцо должна
иметь по крайней мере один активирующий заместитель.
Примеры различных методов ацилирования ароматических соедине-
ний приведены в схеме 7.5.
СХЕМА 7.S. СИНТЕТИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ РОДСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ
ФРИДЕЛЯ— КРАФТСА в
Хлорметилн р о в ан ие
СН2С1
(1) [37а]
Н3РО4
+ СН2=О + НС1
(74-77%)
(2) [376]
СН=О (46-51%)
СНз
Формилирование оксидом углерода
Aicij
Ко" СН*
Ацилирование цианидами в нитридами
СНа
(3) [37в]
Н3С
+ на + zn(CN)2
СН3
(4) [37г]
ОН
ан о
(74 -87%)
I HCl. ZnICNb
+ CH3CN ---—-------
£. H1O
HO OH
Ацилирование цо В ильсмейеру — X а аку
1. РОС|3
2. нао->
(5) [376]
(6) [37е]
(7) [37м:]
OCaHs
+.HCQNHPh
сн=о
(80-64%)
239
7ЛА ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ МЕТАЛЛИРОВАНИЕ
Ароматические соединения реагируют с солями ртути с образовав
нием арилртутных соединений [38]. В реакции проявляются аффекты
заместителей, характерные для электрофильного замещения- она уско-
ряется электронодонорными заместителями [39]. Меркурирование яв-
ляется одним из примеров электрофильного замещения, в которых уход
протона из c-комплекса является кинетической стадией. В реакции об-
наруживается изотопный эффект йн/Ао » 6 [40]. Это означает, что
должно происходить обратимое образование ст-комплекса:
I + Hg2
медленно
В обычных условиях реакции меркурирования присутствуют несколько
различных меркурирующих реагентов. Обычно считают, что реагирую-
щими частицами являются ионные пары, образованные Hg2+ или +HgX
[41]. Недиссоциированные частицы, такие как Hg(OAc)s, менее реак-
ционноспособны. Великолепным растворителем в реакции электрофиль-
ного меркурирования является трифторуксусная кислота [42]. В этой
среде меркурирование бензола и его простых алкилпроизводных точно
соответствует кинетике второго порядка. Ртутьорганические соединения,
полученные электрофильным меркурнрованнем, имеют такую же реак-
ционную способность, как соединения, описанные в гл. 5. Это делает
меркурирование синтетически полезной реакцией, в которой исполь-
зуется реакционная способность метдллорганического соединения.
В последние годы были разработаны некоторые интересные реак-
ции, включающие обмен металла в реакциях арилмеркурированных со-
единений с солями палладия (П). Образующиеся палладийоргаяические
частицы служат источником реакционноспосрбных интермедиатов, из ко-
торых образуются конечные вещества. Ниже приведены некоторые типы
соединений, которые можно получить через неустойчивые палладиевые
интермедиаты [43]:
Ar—COOR
R
Ar—C=CHR
Pdcia
ч-----------
CO. ROH
Pd(OAe)2
<RCH=GHR
Pd(OAe)s
ArHgX —
LtPdC!3
— CO *
At—Ar
О
Ar—C—Ar
В реакции с оксидом углерода происходит присоединение палладийор-
ганического интермедиата к оксиду углерода:
О
со II
ArPdX ----► ArCPdX
Ацилпалладиевый интермедиат реагирует со спиртами с образованием
сложных эфиров. В других растворителях он разлагается с образова-
нием хлорангидрида кислоты или реагирует с оставшимся галогенидом
арилпалладия с образованием диарилкетона. При реакции с алкенами
происходит присоединение палладийорганического интермедиата к ал-
кену, а затем следует характерное для алкилпалладиевых частиц раз-
ложение по типу 0-элиминирования:
R PdOAc R
RCH=CHR I I |
ArPdOAc --------> ArCH—CHR > ArC=CHR + [HPdOAc]
Соли таллия(П) также использовались в реакциях электрофильного
металлирования; описан ряд методов синтеза ароматических соединений
240
через таллиевые интермедиаты [44]. Получение арщт’"-... • • к-т
электрофильное замещение действием трифтор ацетата та^тщ ё
дующую реакцию с ио ди д-ионом:
Таллий первоначально вступает в положение, которое наиболее реак-
ционноспособно по отношению к электрофилам. Однако реакция обра-
тима, поэтому при нагревании образуется смесь, состав которой опре-
деляется относительной термодинамической устойчивостью различных
возможных изомеров. В некоторых случаях таллированне с последую-
щей изомеризацией может привести к продукту замещения, отличному
от получаемого при прямом электрофильном замещении [45]. Арилтал-
лиевые соединения можно превратить в фенолы окислением и гидро-
лизом [46]т
T1<°°CCF’b
I. PhaP
7.2. НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В АРОМАТИЧЕСКОМ ’ЯДРЕ
Существует ряд важных реакций ароматических соединений, кото-
рые включают уход группы с парой связующих электронов. В отличие
от нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода аромати-
ческое замещение редко является (или вообще не бывает) одностадий-
ной реакцией: обычно в превращении участвуют дискретные интерме-
диаты. С синтетической точки зрения наиболее важными являются арил-
диазониевые соединения, в которых уходящей группой является моле-
кула азота/
7.2.1. НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ ЧЕРЕЗ ИОН ДИАЗОНИЯ
Одним из наиболее реакционноспособных классов интермедиатов
для синтеза других ароматических соединений являются арилдиазоние-
вые ионы, образующиеся при диазотировании анилинов в кислой среде
[47]. В отличие от алифатических диазониевых ионов, которые быстро
разлагаются на молекулярный азот и алифатический карбениевый ион,
арилдиазониевые ионы достаточно устойчивы для проведения контроли-
руемых реакций, а иногда соли диазоння можно выделить Обычный ме-
тод диазотирования представляет собой реакцию с азотистой кислотой
в водной среде:
Диазотирующими агентами могут служить ал кил нитриты. Стадии диазо-
тирования достаточно хорошо изучены [48].. В обычных условиях актив-
ными диазотирующими частицами являются молекулы протонированной
азотистой кислоты.
н+
ArNH2 + HONO ----► ArNH—N=O-f-НгО
н* +
ArNH—N=O —> Аг2Ь=Ы—ОН 5=* ArNssN-j-Н»О
241
В щелочной среде соли диаэоння превращаются в диазотат-анионы [49];
ArN—NH-2'ОН —> ArN=N-CT 4-НгО
Ценность арилдиазониевых ионов как синтетических интермедиатов
обусловлена наличием великолепной уходящей груйпы N2. Поэтому в
этом случае в отличие от других менее реакционноспособных потенци-
альных уходящих групп имеется значительная тенденция к реакции за-
мещения. Существуют по крайней мере три основных механизма, по
которым может происходить замещение. Один из них включает разло-
жение диазониевого иона по кинетическому закону первого порядка,
после чего образующийся арильный катион захватывается нуклеофи-
лами, имеющимися в растворе:
Этот катион не очень устойчив, поскольку свободная орбиталь нахо-
дится в плоскости кольца и не может участвовать в делокализации за-
ряда в л-системе. Тем не менее, некоторые кинетические исследования
показали, что реакции нуклеофильного замещения арилдиазониевых
ионов имеют первый порядок и не зависят от концентрации нуклеофиль-
ных частиц [50]. Влияние растворителя, изотопные эффекты н влияние
Заместителей также находятся S соответствии с определяющим скорость
мономолекулярным разложением арилдиаэониевого иона [51]. В других
реакциях интермедиатом является аддукт нуклеофила и диазониевого
иона. Замещение происходит, когда азот элиминируется из аддукта;
N=N-|-X’
Наконец, замещение может протекать по радикальному типу с перено-
сом электрона. Этот механизм особенно вероятен в реакциях, в которых
используют медьсодержащие катализаторы [52]:
NsN + Cu’X; —* fN—N=N: + Cunx2
N=N: + CunXa-----
X 4~ CuiX 4" Na
Примерами этих трех механизмов являются, соответственно: а) гидро-
лиз арилдиазониевых солей в фенолы [53]; б) реакции арилдиазоние-
вых ионов с Nj с образованием арилазидов [54]; в) реакция Занд-
мейера, в которой для синтеза арилгалогенидов используют хлорид или
бромид меди(1) [55]. Синтетически важные реакции замещения рассмо-
трены в следующих разделах.
Иногда полезным синтетическим превращением оказывается замена
диазонневой группы на водород. Это превращение часто используют,
когда при введении нового заместителя было использовано направляю-
щее или активирующее влияние нитро- или аминогруппы, которую за-
тем надо удалить. Замену диазогруппы на водород лучше всего прово-
дить реакцией с фосфорноватистой кислотой (Н2РО2) [56] или с боро-
гидридом натрия [57], хотя в более ранних работах применяли нагре-
вание диазонневой соли в спирте. Показано, что восстановление боро-
гидридом натрия протекает через арилдиазен, который разлагается с по-
терей азота [58]:
ArN^N+NaBHi —> ArN—N—Н
Аг—Н
2«
Аналогичные восстановленные частицы возможно образуются н при
восстановлении действием Р13РС>2. Восстановление спиртами является
радикальной цепной реакцией, включающей отщепление атома водорода
от спирта фенильным радикалом [59]:
> Аг- + СНаОН —> АгН+«СНгОН
. СН2ОН + СНзСГ • СН2О' + CHSOH
• СН2О" + ArNj —> Аг • + + СН2=Ю в
При гидролизе арилдиа.зониевых ионов получают фенолы, наряду
с которыми образуются побочные продукты в результате введения анио-
нов, имеющихся в растворе, например галогенид-ионов [60],
Замещение диазогруппы на ион галогена является важным методом
введения галогенов в ароматическое кольцо, альтернативным прямому
галогенированию. Этот метод имеет преимущество перед галогенирова-
нием, поскольку образуется единственный изомер. Для замещения ди-
азогруппы на хлор или бром Используют соответствующую соль меди(1).
Реакция протекает с переносом электрона, который был описан выше
как один из механизмов замещения в арялдиазониевых интермедиатах
[55, 61]. Введение иода может происходить в отсутствие медного ката-
лизатора. Реакция арилдиазониевых солей с растворами иодида калйя
или натрия протекает легко, приводя к арилиодидам, обычно с хоро-
шими выходами. Механизм этой реакции подробно не изучен, но пред-
полагают, что и восстанавливающие свойства иодид-иона и образование
трииодид-иона могут облегчать реакцию по сравнению с реакцией дру-
гих галогенид-ионов.
Введение фтора в ароматические кольца проводят через тетрафтор-
бораты диазония. Эти соединения термически разлагаются с образова-
нием арилфторида. Такое превращение известно под названием реакции
Шимина [62]:
Ar№=NBFJ —-> ArF + Ns + BFj
Механизм включает образование арильного катиона, который отщепляет
фтор от аниона BF^ с образованием продуктов реакции [63]. Аналогич-
но ведут себя гексафторфосфатные соли [64].
Цианогруппу можно ввести реакцией дназониевого интермедиата
с цианидом меди(1). Все данные указывают на то, что действует меха-
низм с переносом электрона, как в реакции с галогенидами меди(1)«
В другой реакции используют арилдиазониевые ионы и азиды ще-
лочных металлов. Арилазиды образуются с хорошим выходом. Прове-
дены кинетические исследования реакции арилдиазониевых ионов с азиД-
ионом [54]. Анализ этих данных указывает на образование двух интер-
медиатов, которые в конце концов разлагаются до азида:
N
ArbteN -|- NJ —> Аг—^N + ArN=N—N=N=N
N=N
i бистро
ArNs + Nj
Эта реакция представляет собой пример второго общего механизма за-
мещения в диазониевых соединениях, т. е. замещения через неустойчи- ,
вый аддукт.
Ряд примеров замещения через диазопиевые интермедиаты приве-
ден в схеме 7.6.
243
СХЕМА 7.6. РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ СОЛЕЯ ДИАЗОНИЯ
(1) [64а]
а
(2) [646]
(3) [64з]
(4) [64г]
(5) [643]
(6) [64з]
(7) [64»]
(8) [64з]
(9) [64и]
(10) [64к]
Замещение на водород
Замещение на галоген
244
(И) [64л]
(12) [64л]
(13) [64и]
(14) [64о]
(15) 164л]
рО&ЯГ!“.л 7.5
Замещение на другие небольшие анионы
7.2.2. НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ ПУТЕМ ПРИСОЕДИНЕНИЯ—»
ОТЩЕПЛЕНИЯ
Присоединение нуклеофила к ароматическому кольцу с последую-
щим отщеплением заместителя приводит к нуклеофильному замещению.
Основным энергетическим требованием этого механизма является обра-
зование промежуточного продукта присоединения. Стадия присоедине-
ния облегчается электропоакцепторными заместителями, поэтому нитро-
ароматические соединения являются лучшими субстратами для нуклео-
фильного ароматического замещения. Другие электроноакцепторные за*
местители, такие как сдано-, ацетил- и трифторметильная группы, также
повышают реакционную способность, но в меньшей степени, чем нитро-
группа. В определенных условиях промежуточные аддукты достаточно
устойчивы, их часто называют комплексами Мейзенгей,мера [65]:
__ ”СК X jr—\
О2Ы—f~\—X-j-Y' —► ^N=/~\Z —» OSN—Y + X"
\=/ *OZ Y Х---У
Аддукты, полученные из нитроароматических соединений, сильно окра-
шены. Хорошими примерами подобных комплексов являются соедине-
ния, полученные реакцией алкоксильных ионов с алкил-2,4,6-тринитро-
фениловымй эфирами:
Охарактеризовано много разнообразных соединений такого типа. В по-
следнее время стали известны соединения, в которых формальным ну-
клеофилом является алкильная группа [66]:
245
Многие другие нуклеофилы, такие как цианид-ион, амины, тиоляты и
еноляты, присоединяются к нитроароматическим соединениям с образо-
ванием аналогичных комплексов.
Нуклеофильное замещение протекает через аналогичные интерме-
диаты, если ароматическое кольцо содержит потенциальную уходящую
группу, Наиболее обычным случаем является замещение галогена, но по
механизму присоединения — отщепления можно заместить также ал-
кокси-, нитро- и цианогруппы. Следует отметить, что способность ухо-
дящей группы к отщеплению в таких реакциях оказывается иной, чем
при нуклеофильном замещении у насыщенного углерода. Например,
фтор часто является лучшей уходящей группой в реакциях нуклеофиль-
ного ароматического замещения, чем другие галогены. Относительная
реакционная способность n-галогеннитробензолов по отношению к ме-
тилату натрия при 50 °C изменяется в следующем порядке: F(312) "3>
С1|1);> Вг(0,74)>- 1(0,36) [67]. Порядок изменения легкости отрыва
галогена в 5лг2-реакциях, I > Вг ;> Cl > F, обусловлен прочностью
связи углерод—галоген, которая возрастает от I к F. При нуклеофиль-
ном ароматическом замещении прочность связи не играет решающей
роли, поскольку разрыв связи обычно происходит не на кинетической
стадии. Сильно электроотрицательный фтор стабилизует переходное со-
стояние присоединения более эффективно, чем другие галогены ц по-
этому ускоряет реакцию.
Имеется много подробных исследований, особенно кинетических, ко-
торые помогли определить реакционную способность различных нуклео-
СХЕМА 7.7. РЕАКЦИЙ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ В
АРОМАТИЧЕСКОМ ЯДРЕ
(I) [68а]
(2) [685]
(3) [68в]
(4) [68е]
(5) [683]
(6) ]6&]
(7) [68ж]
C4G
филов, влияние растворителя и более тонкие детали
нуклеофильного замещения, протекающего по механизму пунезсще-
ния — отщепления Мы не будем пытаться обобщить здесь все эти ре-
зультаты, так как имеется ряд обзоров [68] Карбанионы, алкоксильиыа
ионы я амины реакционноспособны в реакциях нуклеофильного арома-
тического замещения, они главным образом использовались в этой реак-
ции в препаративных целях. Некоторые примеры приведены в схеме 7.7.
7.2.3. НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ ПУТЕМ
ОТЩЕПЛЕНИЯ — ПРИСОЕДИНЕНИЯ
Механизм отщепления — присоединения включает очень неустойчи-
вый интермедиат, который называют дегидробензолом или бензи-
ном [69]:
Отличительной чертой этого механизма является то, что входящий ну-
клеофил не обязательно присоединяется к углероду, с которым была
связана уходящая группа:
Дегидробензол был обнаружен спектрально в инертной твердой матрице
при очень низких температурах [70]. В этих исследованиях он генери-
ровался фотолитическим путем:
Предложено несколько структурных изображений дегидробензола. Наи-
более часто дегидробензол изображают аналогично бензолу, но со сла-
бой л-связью в плоскости кольца, образованной с помощью двух s/r’-op-
биталей [71]:
Н
н
Расчеты по методу молекулярных орбиталей указывают на существо-
вание дополнительной связи между «дегидро»-углеродами. хотя проч-
ность этой связи значительно меньше, чем нормальной тройной
связи [72].
Ранее всего было установлено существование дегидробензола как-
интермедиата в реакции хлорбензола с амидом калия. Было найдено,
что 14С-метка в исходном веществе распределилась в анилине так, как
следовало ожидать в случае образования промежуточного дегидробен-
зола [73]:
>nh2
• CI
X KNH;
J ЬНз
NHS
247
Механизму отщепления — присоединения содействуют электронные
эффекты, которые благоприятствуют уходу водорода из бензольного
кольца в виде протона. Относительная реакционная способность зависит
также от галогена. Для реакции арилгалогенндов с KNH2 в жидком
аммиаке определен следующий порядок реакционной способности:
Вг > I > Cl » F [74]. Этот порядок интерпретируют как результат
совместного действия двух эффектов. Порядок изменения индукцион-
ного эффекта, облегчающего отрыв протона: F С1 > Вг 7> I, однако
Он перекрывается обратным порядком изменения способности уходящей
группы к отрыву: I 7> Вг Cl > F, отражащим прочность связей,
В случае металлорпанических оснований в апротонных растворителях
доминирующим фактором является кислотность водорода, и порядок
реакционной способности следующий: F > С1 > Вг > I [75].
Присоединение нуклеофилов, таких как аммиак, спирты или их со-
пряженные основания, к дегидробензолу протекает очень быстро. По-
лагают, что эти нуклеофильные присоединения включают захват нуклео-
фила дегидробензолом с последующим протонированнем, приводящим
к замещенному бензолу [76]:
+ в"
Некоторые доказательства двухстадийного, механизма можно получить,
рассмотрев влияние заместителей на направление нуклеофильного при-
соединения. Электроноакцепторные заместители способствуют присоеди-
нению нуклеофила к наиболее удаленному концу «тройной связи», по-
скольку это позволяет максимально стабилизовать возникающий отри-
цательный заряд. Селективность обычно не высока, и из монозамещен-
вых дегидробензолов образуются оба возможных продукта [77].
Кроме катализуемого основаниями элиминирования галогеноводо-
рода из галогенбензола существуют также другие методы генерирования
дегидробензола; некоторые из них часто используют для препаративных
целей. Вероятно, наиболее удобным методом является диазотирование
о-аминобензойных кислот [78]. После диазотирования происходит син-
хронная потеря азота и диоксида углерода, и образуется дегидробензол:
Образование дегндробензола таким образом возможно в присутствии
различных соединений, с которыми он быстро реагирует. На схеме 7.8
приведены некоторые специфические примеры.
Окисление 1-аминобензотриазола в мягких условиях также служит
источником дегидробензола. Окисленный интермедиат разлагается с вы-
делением двух молекул азота [79]:
II + 2^.
248
Источником дегидробепзола может служить еще одно гетероцикли-
ческое соединение — бензотиздиазол-1,1-диоксид, который разлагается
с элиминированием азота и диоксида серы [80]:
SO2 + n2
Дегндробензол можно также получить из о-дигалогеиаренов. Реак-
ция с амальгамой лития (или магния) приводит к металлорганическому
соединению, которое разлагается с элиминированием галогенида лития.
Обычно в этой реакции используют о-фторбромбензол [81]:
Диазотирование замещенных анилинов алкилнитритами в уксусном
ангидриде также приводит к дегидробензолу [82]. Этот процесс вклю-
чает несколько стадий. Ключевым интермедиатом является соответ-
ствующий N-нитрозоацетанилид; было показано, что эти соединения, по-
лученные отдельно, также могут служить предшественниками дегидро-
бензола. Как описано в разд 12.3 кн. 1, нитрозоацетанилиды могут быть
источником ионных пар арилдиазонийацетата:
N=O
I +
NCCHj
°------* (0Г OOCCHj ----------к (Q]| + + сн3соон
Если условия реакции таковы, что ацетат-ион действует как основание
и отрывает протон из орто-положения, то выделяется азот и образуется
дегидробрнзол [83]. Особенно хорошими субстратами для образования
дегидробензола через N-нитрозоацетанилид являются о-трет-бутилани-
лины, очевидно потому, что трет-бутильная группа пространственно
ускоряет элиминирование азота [84].
Если дегидробензол генерируют в присутствии ненасыщенных мо-
лекул, то наблюдается присоединение по сильно напряженной «тройной
связи». Дегидробензол способен димеризоваться, так что в отсутствие
другого нуклеофила или реакционноспособного ненасыщенного соеди-
нения, образуется бифенилен [85]:
Одним из лучших реагентов для реакции с дегидробензолом яв-
ляются фураны и циклопентадиеноны, которые дают продукты [4 + 2]-
циклопрнсоединения [86]. Антрацен также вступает в реакцию цикло-
присоединения с образованием триптнцена [87]:
249
Изучена стереохимия [2 + 2]- и [2 + 4]-циклоприсоединений, Для
дихлорэтиленов [2 + 2]-присоединение не стереоспецифнчно, однако для
дненов [4 + 2]-присоединение является стереоспецифичным цдс-присо-
единеиием. Таким образом, дегидробензол ведёт себя аналогично этиле-
нам в основном состоянии, вступая в синхронное [2 + 4]-циклоприсоеди-
нение и в асинхронные [2 + 2]-присоединения [88].
Некоторые типы соединений, которые можно получить через про-
межуточные дегидробензолы, приведены на схеме 7.8.
СХЕМА 7.8. НЕКОТОРЫЕ СИНТЕЗЫ ЧЕРЕЗ ДЕГИДРОБЕНЗОЛЬНЫЕ ИНТЕРМЕДИАТЫ
CHjCHsCN
Cl
KNHZ
[ 1 IM %)
CN
(8) [88з]
250
СХЕМА 7,9. ПОЛУЧЕНИЕ АРИЛЦИАНИДОВ ИЗ ГАЛОГЕНАРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
-------------!---------------------------!---!--------------------- ,
7.2.4. НУКЛЕОФИЛЬНОЕ АРОМАТИЧЕСКОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ,
КАТАЛИЗУЕМОЕ МЕДЬЮ
Механизм ряда реакций нуклеофильного ароматического замещения
не укладывается в предложенные; ранее схемы. Такими реакциями яв-
ляются катализуемые медью реакции замещения галогена в ароматиче-
ском ядре.
Наиболее важной реакцией является синтез ароматических нитри-
лов нагреванием арилгалогепидов с цианидом меди(1). Некоторые при-
меры этой реакции приведены на схеме 7.9.
Существует несколько родственных реакций с участием других
нуклеофилов, которые, по крайней мере до настоящего времени, не на-
шли широкого синтетического применения. Например, нагревание арил-
галогенидов с бензоатом меди(1) приводит к арйлбёнзоатам [89в]:
СНз—/ >—I + Си4 'ООС——* СН5——ООС
Другим примером является быстрое замещение иода аммиаком в при-
сутствии трифторметилсульфоната мёди(1) [90]:
+ NHs
^.COOCIb
Область применения этих двух типов реакций до сих пор хорошо не оп-
ределена. Полагают, однако, что они протекают через медьорганические
частицы, образующиеся из арилгалогенида [91]:
ArX-f-Cul —> Аг—Си—X
Аг—Си—X Ыи ! -——> Ar—Nu Cui -f- X
7.3. ЗАМЕЩЕНИЕ С УЧАСТИЕМ
СВОБОДНЫХ АРИЛЬНЫХ РАДИКАЛОВ
Возможно, что наиболее полезным применением реакций аромати-
ческого замещения, протекающих но радикальному Механизму, является
синтез бифенилов [92]; •
Арильный радикал генерируется в присутствии избытка второго арома-
тического соединения, которое подвергается замещению. Можно исполь-
зовать любой из нескольких способов получения арильных радикалов.
251
Вероятно, наиболее общим является разложение диазониевого иона, но
возможно также и термическое разложение N-нитрозоацетанилидов или
ароилпероксидов. Некоторые примеры приведены на схеме 7.10.
Ограничения синтетического использования реакции ароматического
радикального замещения обусловлены тем, что .ориентирующие влияния
заместителей в реакциях радикального замещения невелики. Измерены
некоторые факторы парциальных скоростей для замещения; для непо-
лярных радикалов, таких как фенил, они попадают в довольно узкий ин-
тервал 0,5—6,5 [93]. Это означает, что при радикальном замещении за-
местители слабо влияют на стабильность переходных состояний. В ре-
зультате гомолитическое ароматическое замещение обычно приводит
к смеси всех возможных продуктов замещения в сравнимых количе-
ствах. Наибольшее направляющее влияние отмечено для нитро- и циано-
групп. В отличие от сильного лета-ор иен тирующего влияния при элек-
трофильном замещении эти группы направляют замещение в орто- и
пара-положения; такое различие обусловлено способностью этих заме-
стителей делокализовать неспаренный электрон;
Вследствие слабого орентирующего влияния монозамещенное аромати-
ческое соединение дает сравнимые количества о-, м- и п-замещенных
продуктов при атаке арильными радикалами. Это положение иллюстри-
рует пример 4 на схеме 7.10.
Арильные радикалы можно использовать для введения алкильных
заместителей в ароматическое ядро, Арильный радикал генерируется
при разложении арилдиазониевого иона, катализуемом медью, и затем
атакует алкен. Образующийся радикал окисляется Си11 с образованием
карбениевого иона, который превращается в алкен или галогенид:
Эту реакцию называют реакцией арилирования по Меервейну, На;
схеме 7.10 приведено несколько примеров этой реакции.
Гомолитическое ароматическое замещение может также происхо-
дить как реакция с переносом электрона даже в отсутствие катализа-
торов — переходных металлов. Например, облучение раствора енолята
ацетона в жидком аммиаке с любым галогенбензолом приводит к фенил-
252
СХЕМА 7.10, РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ В АРОМАТИЧЕСКОМ ЯДРЕ. ПРОТЕКАЮЩИЕ
ЧЕРЕЗ РАДИКАЛЬНЫЕ ИНТЕРМЕДИАТЫ
(5) [93г]
Армирование ароматических соединений
(1) [93а]
(2) [92]
(3) [935]
(4) [93 в]
о :-и sn = 0,5: i:t
NHa +
CsHnONO
>
Арилирование алкенов
(6) [933]
+ CHj=CH—CH=CHg
CHi—СН=СН—СНаС!
(7) [93г]
рн=з
CuClj
(8) [93яв]
ацетону [95]. Предложенный механизм включает перенос электрона,
разложение образовавшегося ароматического радикал-аннона и комби-
нацию фенильного радикала с енолятом:
О
СН8ССН2 +
О
—СНаССНэ tas%>
nh3 \—/
253
Реакция имеет цепной характер, так Как радикал* анион фенил ацетона
может переносить электрон к бромбензолу:
Аналогичная реакция происходит при использовании я-цианокарбанио-
нов, но выходы продукта алкилирования сильно уменьшаются вслед-
ствие образования побочных продуктов в результате выброса цианид-
иона из радикал-аннона [96].
Другие
•продукты*
+ ’<Т12С\'
7/. РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ
ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Полициклические ароматические соединения — нафталин, антрацен,
фенантрен к высшие аналоги — вступают в те же реакции, которые по-
дробно обсужДены для производных бензола. Поэтому знакомство с ре-
акциями замещения в полициклических системах требует только неко-
торой общей дополнительной информации относительно реакционной
способности этих циклических систем и селективности положений в них.
Нафталин более реакционноспособен, чем бензол. Для него существует
кинетическая предпочтительность замещения в положение 1;
Два фактора, могут привести к преобладанию замещения в положе-
ние 2. Если электрофил очень объемист, то водород соседнего кольца
мешает вступлению заместителя в положение 1 и атака предпочтительно
идет в положение 2. В условиях обратимого замещения, когда контро-
лирующим фактором является термодинамическая устойчивость, пред-
почтительно замещение по С-2. В качестве примера можно привести
сульфирование: низкотемпературная реакция приводит к 1 -сульфокис-
лоте, а при высокой температуре образуется 2-изомер.
Фенантрен и антрацен значительно более реакционноспособны, чем
бензол, причем замещение предпочтительно проходит в центральном
254
Кольце. Очевидность такого поведения следует из простых резонансных
«соображений», о-Комплексы, возникающие при замещении в централь-
ном кольце, имеют два нетронутых бензольных кольца. Общая резонанс-
ная стабилизация этого интермедиата больше, чем для интермедиата
нафталинового типа, образующегося, если замещение проходит по од-
ному из концевых колец.
Щбзможны четыре изомера)
Фенантрен и антрацен в условиях проведения некоторых реакций
замещения могут вступать в реакции присоединения. Галогенирование
и нитрование могут частично протекать через промежуточные продукты
присоединения [97]: t
* Cl
Хорощо установлена способность циклической системы антрацена всту-
пать в реакции синхронного циклоприсоединения [98} (см. разд. 6.1)i
Эта тенденция возникает потому, что при нарушении ароматического
сопряжения центрального кольца не теряется резонансная стабилизация,
поскольку два бензольных кольца стабилизованы почти также, как ан-
траценовая система. Например, расчетами по методу молекулярных ор-
биталей Дьюра [99] определили, что энергия резонансной стабилиза-
ции двух бензольных колец составляет 1,74 эВ, тогда как для одного
антраценового кольца она равна 1,60 эВ. Это указывает на то, что при-
соединение сопровождается даже небольшим выигрышем в энергии ре-
зонанса.
Реакционная способность многочисленных полициклических арома-
тических углеводородов обсуждается в книге Клара [100]. По мере уве-
личение размеров молекулы возрастает склонность к реакциям присо-
единения по центральной части молекулы.
255
&
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
G. A. Olah (ed), Friedel Crafts and Related Reactions, V. 1—IV, Intersplence, New York,
NY, 1962—1964,
G, A. Olah, Friedel — Crafts Chemistry, Wiley—Interscience, New York, NY, 1973.
R О. C. Norman, R. Taylor, Electrophilic Substitution n Benzenoid Compounds, Else-
vier, Amsterdam, 19&S,
L. At. Stock, Aromatie Substitution Reactions, Prentice — Hall. Englewood, Cliffs, NJ,
1968.
НИТРОВАНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
J. О. Hoggett, R. В Moodie, Л R Penton, К. Schofield, Nitration and Aromatic Reacti-
vity, Cambridge University Press, Cambridge, 1971.
НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В АРОМАТИЧЕСКОМ ЯДРЕ
3. Miller, Aromatic Nucleophilic Substitution, Elsevier, Amsterdam, 1968.
ДЕГИДРОБЕНЗОЛЬНЫЕ ИНТЕРМЕДИАТЫ
6, Wittig, Angew, Chem. Int- Ed. Engl. 4, 731 (1965); Я. Heaney, Chem, Rev, 62, 81
(1962).
ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
E Clar, Polycyclic Hydrocarbons, Academic Press, New York, NY, 1964 (-Э. Клар. По.
ли циклические углеводороды, М, «Хания», 1971,, т, 1, 442 е.; т. 2, 556 с.].
ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В ТЕКСТЕ
1. R. I. Gillespie, J. Graham, Е D. Hughes, С. К. Ingold, Е. R. A. Peeling, J. Chem.
Soc., 2504 (1950).
2. С. К. Ingold, D. /. Millen, N. G Poole, J. Chem. Soc., 2576 (1950).
3 D. R, Goodard, E. D. Hughes, С. K, Ingold, J. Chem. Soc,, 2559 (1950); D, I. Mil-
len J. Chem. Soc, 2606 (1950),
4 E D. Hughes, С. K. Ingold, R. I Reed, 3 Chem Soc., 2400 (1950); I. G. Hoggett,
R. В Moodle, К Schofield, J, Chem, Soc, В, 1 (1969).
5 A.. K. Sparks, J. Org Chem. 31, 2299 (1966)
6. S. J. Kuhn, G. A Olah, 3 Am. Chem, Soc. 83, 4564 (1961); G, A. Olah, S. L Kuhn,
3 Am Chem. Soc 84, 3684 (1962).
6a G. R. Robertson, Org Synth. I, 389 (1932) [СОП, 1, 293 (1949)].
66. H. M Fitch, Org Synth 111, 658 (1955) (СОП, 4, 374 (1953)].
6e. R. Q. Brewster, В Williams, R. Phillips, Org Synth. Ill, 337 (1955) [СОП, 3, 214
(1952)1.
Ge C A. Fetscher, Org Synth IV, 735 (1963) [СОП, 5, 9 (1964)].
6d R. E. Buckles, M. P Bellis, Org Synth IV, 722 (1963) 1СОП, 6, 49 (1954)].
Ge. S J. Kuhn, G A Olah, J Am Chem Soc 83, 4564 (1961),
бзк. C. A. Capas, R, L. Pearsan, J. Am. Chem. Sec. 90, 4742 (1968).
7. С. I. Coon, Г G. Blucher, M. E. Hili, J. Org. Chem. 38, 4243 (1973).
8. C. A. Cupas, R, L. Pearson. J Am. Chem. Soc. 90, 4742 (1968).
9 L M. Stock, F. F Baker, 3 Am Chem. Soc. 84, 1661 (1962).
10, L. J. Andrews, R. M. Keefer, J, Am Chem, Soc. 81, 1063 (1959); R M. Keefer,
; L. 3, Andrews, 3 An. Chem Soc. 82, 4547 (1960); L. L Andrews, R M, Keefer,
J Am. Chem Soc 79, 5169 (1957).
JI L. M. Stock, A. Htmoe, 3. Am. Chem Soc. 83. 4605 (1961).
12 E. Berliner, Д C. Powers, J. Am Chem Soc 83, 905 (1961),
13 . W, C. Baird, Jr., 3. H. Surridge, 3 Org Chem, 35, 3436 (1970).
14 . 3. R. Barnett, L. 3. Andrews R M. Keefer, J. Am. Chem. Soc 94, 6129 (1972).
14a. G. A. Olah, S, 3, Kuhn, B. A, Hardie, J, Am. Chem. Soc. 86, 1055 (19641.
146 E. Hope, G F. Riley, 3 Chem Soc. 121, 2510 (1922).
14e. J. Schultz, M.. A. Goldberg, E. P. Ordas, C. Carsch, J. Org Chem. 11, 320 (1946).
-14?. M M Robison, В L Robison, Org Synth, IV, 947 (1963) [СОП, 8, 59 (1958)].
14d. F. A. Wisansky, S. Ansbacher, Org Synth. HI, 138 (1955) ГСОП, 4, 93 (1953)'.
14e V. H Wallingford, P. A. Krueger, Org Synth. |l, 349 (1943) [СОП, 2, 273 (1949) ,
14ж. D. E. ianssen, С. V Fiison, Org Synth. IV, 547 (1963) [СОП, 8, 22 (1958)1.
J43- H. Suzuki, Org Synth. 51, 94 (1971)
15 . S, H. Sharman J Am Chem Soc 84, 2945 (1982).
1& L. Schmerling. 1. P. West, 3. Am Chem. Soc 76, 1917 (1964).
17 . A. A Khaiaf, R. M? Roberts, J. Org Chem 85, 3717 (19701
18 R. Af. Roberts, D Shlengthong. 3 Am Chem. Soc. 86, 2851 (1964).
19 H 3ungk, C. R Smoot, H C. Brown, 3 Am Chent Soc. 78. 2185 (1955).
20 G A. Olah, S Kobayashi, M, Toshiro, 3 Am. Chem, Soc. 04, 7448 (1972).
256
21. G. A. Olah, $. H. Flood, S, J. Kuhn, M, E, Moffatt, H. A. Overchuck, J. Am. Chem.
Soc. 86, 1046 (1964),
22. G. A Olah, S. H. Foold, M. E. Moffatt. J. Am. Chem Soc. 86, 1060 (1904).
23. A. Schriesfieim, in; Friedel — Crafts and Related Reactions, V П, G. Olah (ed),
Interseience, New York, NY. 1964. Chapter XVIII.
24. 5. H. Patinkin, B. S. Jriedman, in: Friedel — Crafts and Related Reactions, V. II,
G. Olah (ed), Interseience, New York, NY, 1964, Chapter XIV.
25. R. H. Allen, L. D. Pats, J Am. Chem. Soc. 83, 2799 (1961). ,
25a. E. M. Schultz S. Mickey, Org. Synth. 11], 343 (1955) [СОП, 4, 219 (1953)].
256. W. T. Smith., Jr, J. T.. Sellas, Org. Synth IV, 702 (1963) [СОП, 4, 526 (1953)].
25e. С. P. Krirntnel, L £.. Thielen, £. A. Brown, F. J. Heldtke, Org. Synth. IV, 960
(1963) [СОП, 5, 73 (1954)]
25г A. ,4. Khalaf. R. M Roberts, J. Org Chem. 37, 4227 (1972).
25 d. R. E. Ireland, S. F Baldwin, S. C. Welch, J. Am. Chem. Soc. 94, 2056 (1972).
26. A. A. Khalaf, R. M. Roberts, J Org Chem. 34, 3571 (1969).
27 A. A. Khalaf. R. M. Roberts, J. Org- Chem. 37, 4227 (1972).
28. F. R. Jensen, G. Goldman, in; Friedel—Crafts and Related Reactions. V. Ill, G. Olah
(ed.), Interseience, New York, NY, 1964, Chap. XXXVI.
29. L. Friedman, R J Honour, J Am. Chem. Soc. 91, 6344 (1969).
30 G. A. Olah, S. Kobayashi, J Am. Chem Soc 93, 6964 (1971).
31. H C. Brawn, G. Marino, L. M. Stock, J. Am. Cheni. Soc. 81, 3310 (1959);
H. C. Brown. G. Marino, J. Am. Chem Soc. 81, 5611 (1959); G. A. Olah, M. Ё. Mof-
fatt, S. J. Kuhn. B. A. Hardie, J. Am. Chem. Soc. 86, 2198 (1964).
32 F. E. Bachmann, IP. /. Horton, J. Am. Chem. Soc 69, 58 (1947).
33. Y. Kanaoka, O. Yonemitsu, К Tanizawa, Y, Ban, Chem. Ph arm. Bull. (Japan) 12,
773 (1964), T, Kametani, S. Takano, e. a., J Heterocyc] Chem. 6, 49 (1969).
34. E. I. Eisenbraun, C F. Hinman, J Л-f Springer, J. F, Burnham, T. S Chou,
P F. Flanagan Л1 C Hamming. J Org Client 36, 2480 (1971)
34a R. Adams, C. R Roller, Org Synth 1, 109 (19411 [СОП, I, 104 (1949)].
346 С. F. H. Allen, Org Synth 11,3 (1943) [COIL 2, 77 11949)]
34e. O. Grummiit, £.. I. Becker, C. Miesse. Org Synth. Ill, 109 (1955) [СОП, 4, 87
(1953)].
34г. F. J. Villanl, M S King, Org Synth. IV, 88 (1963) [СОП, 9, 12 (1959)].
34d. 7. £. Leiserson, ,4 Weinberger, Org Synth HI, 183 (1955) [СОП, 4, 524 (.1953)].
34e. L, Arsenijeinc, V Arsemievic, A Horeau, J. Jacques. Org. Synth. 53, 5 (1973).
34.W.H. R. Snyder, E. X Werber, Org, Synth III, 798 (1955).
34a. £. L. Marlin, L F. heser, Org. Synth. 11, 569 (1943) [СОП, 2, 448 (1949)]
34и, С E. Olson, A. F. Bader, Org. Simth. IV, 898 (1963).
34k. M B. Floyd, G. R. Allen, Jr., J. Org Chem. 35, 2647 (1970).
35 R. C. Fuson, С H. McKeever, Org React. 1, 63 (1942) [OP, 1, 84—114 (1948)];
G. A. Olah, S. H, Yu. J. Am. Chem. Soc. 97, 2293 (1975).
36. H £. Ungnade, E. W Crandall, J. Am. Chem. Soc. 71, 2209 (1949).
37. N. N. Crounse, Org. React 5, 290 (1949) [OP, 5, 271 (1951)]; F. £. Truce, Org.
React, 9, 37 (1957) [OP, 9, 45 (1951)], P. E. Spoerri, A. S. DuBots Org. React 5,
387 (1949) [OP, 5, 284 (1951)].
37a. O. Grammitt, A. Buck, Org Synth. [JI, 195 (1955) ГСОП, 3, 481 (1952)].
376. G. H- Coleman, D Craig, Org, Synth. Il, 583 (1955) [СОП, 2, 464 (1949)].
37s. R. C. Fuson, E. C. Horning, S P. Rowland, M. L. Ward, Org. Synth. Ill 549
(1955) [СОП, 3, 17 (1952)]
37г. К. C, Gulati, S R. Seth, K. Venkataraman, Org. Synth 11, 522 (1943) [СОИ, 2,
531 (1§49)].
37d £. Campaigns. W, L. Archer, Org Synth. IV, 331 (1963) [СОП, 5, 22 (1954)].
37e C. D. Hurd, С. №.. Webb, Org Synth 1, 217 (194]) JCOII, 1, 196 (1949)],
37м. J. H Wood, R. W. Bost, Org Synth. IV, 98 (1955) [СОП, 3, 74 (1952)].
38, F. Kit thing, Organomet Chem Rev. 3, 35 (1968).
.39. H. C, Brown, C F. McGary, Jr , J. Am. Chem. Soc 77, 2300, 2306, 2310 (1955);
A. I. Kresge, H C Brown, J Org Chem 32, 756 (1967)
40. C. Perrin, F. H. Westheimer, J. Am. Chem. Soc. 85, 2773 (1963); A. J. Kresge,
J. F. Brennan, J Org- Chem. 32, 752 (1967).
41. A. J. Kresge, M Dubeck, H. C Brown, J. Org. Chem. 32, 745 (1967).
42. H. C. Brown, R A. Wirkkala, J, Am. Chem. Soc. 88, 1447, 1453, 1456 (1966).
43a. M. 0. Unger R A Fouty, J Org Chem 34, 18 (1969).
436. R. F. Heck, J Am. Chem. Soc. 90, 6546 (1968). *
43a P M Henry, Tetrahedron Lett., 2285 (1968).
43г. R. F, Heck, J Am.. Chem, Soc. 91, 6707 (1969),
44 . A McKillop, E, C. Taylor, Adv. Organomet Chem. 11, 147 (1973).
45 . A. McKlllop, J. D. Hunt, M. J. Zelesko, J. S. Fowler, £, C. Taylor, G. McGilliva-
ray, F. Kienzle, J. Am Chem, Soc. 93)’ 4841 (1971); E. C. Taylor, F. Kienzle,
R, L. Robey, A McKUlop, J. D. Hunt, J. Am. Chem Soc. 93, 4845 (1971)..
46 E. C. Taylor, H F Alt land, R H. Danforth, G. McGlllivaray, A. McKUlop, J. Am.
Chem. Soc. 92, 3620 (1970).
47 H Zollinger, Azo and Diazo Chemistry, Interseience, New York, NY, 1961.
9 Зак. 910
257
Л Я. Ridd, Q. Rev. Chem Soc; 15, 418 (1951 J; C.. D. Ritchie. D. J. Wright, J A
Chem Soc. (Й, 2425 (1971),
49. E 5. Lewis, Al p. Hanson, J. Am. Chem. Soe 89, 6268 i 1967).
55, H, G. Richey, J Al. Richey, iir Carbonium (ons, V. II, G A. Olah, P. vr.
R. Schley cr (t>ds), Wt.ley-Iiiterseienee, New York, NY, 1970, pp. 922—931.
51, C. G. Swain, /. Ё. Sheats, K. G Harbison, J Am. Chem. Soe 97, 783 (1975).
52- . T. Cohen, R. J. Lewarchik, J. Z. Taruio, J Am. Cht^ii. Soc. 93, 7753 (1974).
53, E. S. Lewis. L. D. Hartung, В. M. McKay, j Am Chem Soc. 91, 419 (1959).
54. C, D. Rliihie, D. /, Wright, J. Am. Chem. Soe. 93, 242'3 (ll371); C. D. Ritrti
P. О. L Virtatieri, J. Am. Chem, Soc. 94, 4966 (1972)
55. J. K. ftochR J. Am Chem. Soe; 79, 2942 (1957); S', C. Dickerman, R. Weiss, А, К I
gberman„J Am. Chem Soc 80, 1904 (1958),
56 N. Kornblum, Org Read. 2, 262 {1944) [OP, 2, 285 (1950)].
57. J. B. H'eridrickson, J, Am Chem Soc. 83, 12,51 (1961),
58. C. £. McKenna, T,. G. Traylor, J Am. Chem. Soc 93, 2313 (1971).
59. J. F. Bunnell, H. Takayama, J. Org. Chem 33, 1924 (1968).
60. E. S. Lewis, L D. Hartung, В M. McKay, J. Am. Chem. Soc. 91, 419 (196.9),
61. S. C. Ditkerman, D 7 DeSousa, N. lacobsim, J Org Ctem. 34, 710 (i960),
62. A. Roe Org React. 5, 193 (19431 [OP, 5, 155 (1951)].
63. C G. Swam. R. J. Rogers. J. Am. Chem Soc 97, 799 (1975).
64. M. S. Newman. R H. B. Galt, J. Org. Chem. 25, 214 (I960).
64a. G. H. Coleman, F F. Talbot, Org- Svnth [1, 592 (1943) [000. 2, 467 (1949)].
64 6. -V, Kornblum, drg Synth. 111, 295 (1955) [СОП, 3, 203 (1352}]
64a Al. Al Robison, B. L. Robison, Org. Synth. IV, 917 (1963) [СОП, 8, 59 (1958)
bfe H. E tfngimdc, E. F Orwoll. Dig Synth, ill, 130 (1955) [СОП, 3, 117 (1952)].
64P. R. N. Lite, С. E. Redemann, В. B. Wisgurser, G. Л- Alles, Org. Synth. Ш, 51
(1953),
64г./. S, Buck, IF. S. Ide, Org. Synth. If, 130 (1943) [СОП, 2, 551 (1949)].
64ж F, D. Gunstone, S. H. Tucker, Org Synth ]V, 160 (1963).
64 3.7. L. Hartwell, Org Synth. Ill, 185 (1955) [СОП, 3, 467 (1952)].
64u H. /, Lubas, E R. Kennedy Org. Synth II, 351 (1943) [СОП, 2, 278 (1949)1.
64л. H. Heanev- 1 Т. Millar, Org Svnth. 40, 105 (1960).
64. e. К G Rutherford, F. Redmond;Org Synth. 43, 12 (1963).
frU G, Sdiietnann, IF. FinfeelmflUer, Org. Synth ll, 188 (1943) [СОП, 2, 244 (1949)]
64к. Я T, Clarke, R. R. Read, Org Synth. !, 514 (1941) [СОЙ, 1, 391 (1949)1,
64 о P. A. S. Smith, В. В Brown, J. Am Chem. Soc. 73, 2438 (3957).
64n. E. B. Starkey, Org. Synth. II, 225 (1943) [СОП, 2, 227 (1949)].
65. Af. 7. Strauss, Chem Rev. 70, 667 (1970)'.
66, R. P. Taylor, J Org. Chem. 35, 3578 (1970),
67. G. P, Briner, J. Miller, Al. Liveris, P. G. Lutz, J. Chem Soc , 1265 (1954).
68. /. Miller, Aromatic Nucleophilic Substitution, Elsevier, Amsterdam, London, Nev.
York, 1968; F. Pietra, Q Rev. Chem. Soc. 23, 504 (I960); C. F. Bertiaseoru, in:
Aromatie Compands, H Zollinger (ed), University Park Press, Baltimore, M.D, 1973.
Chapter 2
68« 5. D. Ross, M. Finkelstein, J, Am. Chem. Soc. 85, 2603 (1963),
686. F. Pietra, F. Del Cima, J Org. Cheffi. 33, 1411 (1968).
68a H. Bader, A. R. Hartsen, F. J. McCarty, J Org. Chem 31, 2319 (1966),
68г. E 1, Fendler, 7 H Femiler, N. L. Arthur, С. E. Griffin,- J. Org. Chem. 37, 812
(1972).
680. R. O. Brewster, T. Greening, Org Svntb. II, 445 (1043) [СОП, 2, 370 (1949)1.
68e.Af. E. Kuehne, J Am. Chem. Soc 84, 837 (1962).
68ж H. R, Snyder, E. P Mertea, C, G, Force, E. G. White, J. Am. Chem. Soc. 80, 4622
(1958).
69. R W. Hoffmann, Dehydro benzene and Cycloalkynes, .Academic Press, New York,
NY, 1967.
70. О L- Chapman, К Mattes, C. L, McIntosh, 7. Pacansky, G. V, Calder, G. Orr, J.
Am Chem Soc 93, 6134 (1973).
71. H, E.. Simmons, J Am Chem Soc. 83, 1657 (1961).,
72 R Hoffman, A imrtmnra, W L Heftre, J. Am Chem Soc. 90, 1499 (1968V
D. L, Wilhite, L L. Whitten, J Am. Chem Soc. 93, 2858 (1971).
73. /. Д Roberts, D- A Semenow, H E. Simmons, Sr., L. A. Carlsmith, J. Am. Chem.
Soc 78, 601 (1956),
74 F. F. Bergstrom, R. E Wright, C Chandler, W. A. Gilkey, 3. Org. Chem. 1, 170
(1936),
75. R. Huisgen, T.. Sauer, Angew Chem 72, 91 (i960).
76. 1, F. Bunnell, D A R. /Amper, M Parsdi, С. Рим, Я. Tufeatjmna, J. Am. Chem,
Soc. 88, 5250 (1966), /. F. Bunnett, /. K. Kim, J "Am Chem. Soc 05, 2254 (1973),
77. E, R. Biehl, F... Nieh, К. C. Hsa. J Org Chem 34, 3595 (1969).
78. M Stdes. R. G. Miller, U. Bivckhard-t, J. Am. Chem. Soc. 85, 1792 (1963); L. Fried-
man, F. M.. Logullo, J Org. Chem 34, 3089 (1969)
79. C D Campbell, C. WA Rees, Proc Chem. Soc. London, 296 (1964), 3. Chem. Soc.
C, 752.
258
80. G. Wittig, R. IF. Hoffmann, Org Synth. 47, 4 (1987); G. Wittig, R. W. Hoffmann,
Chem Ber. 95, 2718, 2729 (1962)
81, G Wittig, L. Rohmer, Chem Ber. 89, 1334 (19p6); G. Wittig. Org Synth, IV, 964
(1963) [СОП, 11, 81 (1961)].
82, A. Baigrie. 7. I. G. Cadogan, J R. Mitchell, A. K. Robertson, J. T, Sharp, J. Chem.
Soc. Perkin Trans.. 1, 2563 (19721.
83. £>. L Bnjdon, J. Г G Cadogan, J. Cook, M. J, P. Harger, J. T. Sharp, J. Chem.
Soc. В 1996 (1971) C.. RiieJiardt, С. C. Tan, Angew. Chem, Int, Ed. Engl. 9, 522
(1970)..
84, R. M. Franck, К Yanagt, J. Am Chem. Soc 90, 5814 (19G8).
85. F, M Logullo, А. H Seitz, 1. Friedman, Org. Synth. 48, 12 (1968).
86, G. Wittig, L. Pohmer, Angew. Chem. 67, 318 (1955).
87. L. Friedman, F. M. Logullo, J Org. Chem. 34, 3089 (1969).
88. M. Jones, Jr, R. H Levin, .J, Am. Chem. Sec 91, 6411 (1969).
88a. JW. R. V. Sahuun. D.. J Cram, Org Synth. 45, 89 (1965).
886 L. A. Paquette, M, J. Kukla, J. C. J. Am. Chem. Soc. 94, 4920 (1972).
88a G Wittig, Org Synth IV, 961 (1363) [COII, 11, 61 (1961)].
88c L F Fteser, M. J. Haddadin, Org Synth. 46, H17 jjlSGfi).
88d. Л1 £ Kuehne J Am. Chem Soc. 84, 837 (1992).
88e Af. Jones, Jr., A! R DeCamp, J. Org Chern 36, (536 (1971),
88» D. L. Brydon, J J G Cadogan, J, Cook, ЛТ J. P. Harger, J. T. Sharp, J, Chem. Soc,
B, 1996 (1971).
88з J. F. Bunnett, J A Skorit, J Org Chem. 27, 3836 (1962).
89. L, Friedman, H Sherkter, -.1 Org Chem. 26, 2522 (1961),
89a. Al. S'. Newman, H. Boden. J Org Clii.rn 26, 2525 (1961),
89 6.7, E. Callen, С A. Dornfeld, G H. Coleman, Org. Synth III, 212 (1955) [СОП, 4,
555 (1953)]
89 0.7. Cohen, A. H Lewin, J Am Chem See 88, 4521 (1966).
90, 7. Cohen, J, G Tirpak, Toirahedron Lett. 143 (1975),
91. T. Cohen, J. Wood. A G Dunz. Jr, IArahedrcm Lett, 3555 (19745.
92 IF, E. Bachmann R .4 Holiman, Org React 2, 224 (1944) [OP, 2, 244 (1950)],
93. G. H. Williams, HmTolylic Aroma tic Substitution, Pergamon Press, London, I960;
D. H Heij, Adv Free Radical Chern 2, 47 (1966).
93a Af. Gomberg, IL' F Bachmann, Org Synth I, 113 (1941) [СОП. 1, 106 (1949)].
936. H. Rapoport, Al Look, G J Kelly, J Am. Chem, Soc. 74, 6293 (19521.
93a. C. S Ronaestvedt, Jr, H, S. Blanchard, J. Org. Chem. 21, 229 (1956).
93г. J. 1 G Cadogan, -J Chem. Soc., 4257 (1962).
93d G. A, Ropp, E. C. Conner, Org. Synth IV, 727 (19631 [СОП, 4, 380 (1953)].
93e.C S Randestvedt, Jr ,’O. Vogt, J. Am Chem Soc. 77, 2313 (1955).
93». C. F. Koelsch, J. Am. Chern Soc. 65, 57 (1943).
94. C. S. Rondestvedt, Jr., Org. React 11, 189 (19601.
93. Я. Л. Rossi, J F. Bunneit, J. Org. Chem. 38, 1407 (19731.
96. J. F. Bunnell. В F. Glow, J. Org Chem. 38, 4156 (1973).
97- P В P. de la Mare, J. H. Rtdd. Aromatic Substitution, Academic Press, New York,
NY, 1959, p 174.
98. IF. £. Bachmann.. L B. Scott, J. Am Chem Soc. 70. 1458 (1948).
99 M j. Dewar, C de Llano, J Am Chem Soc 91, 789 (1969),
100. £ Clar, Polycyclic Hydrocarbons, V 1, 2, Academic Press, New York, NY, 1964
[9 Клар Полициклические углеводороды M., Химия, 1971, т. 1, 442 Су т, 2,
556 с].
ЗАДАЧИ
(Литература к задачам приведена на с. 438)
— 7.L Укажите условия для проведения следующих превращений. Нет необходимости
многостадийных реакций. Выбирайте условия, которые приведут к заданному изомеру
как основному продукту.
259
— 7.2. Хлорангидриды цис- и грая с-2-фен ил циклопропан карболовой кислоты дают со-
единение (1) при обработке суспензией А1С1з в СНгС12. При использовании оптически
активного хлорангндрида образуется рацемический продукт. Если реакцию прервать
до ее завершения, то пен pope а тировавший хлорангидрид оказывается полностью ра-
цемизованвой смесью цис-транс-изомеров (15:85). Объясните наблюдаемые факты,.
— 7.3. Ниже приведены два примера менее распространенных реакций нуклеофиль-
ного замещения в ароматическом ядре. Предложите механизм каждой реакции.
СНз Ph
O.S02N— CCH2Ph -он .in—CNHCH3
f о
^NO2
(6)
“CN
H2O
Дополнительные данные: если используют в качестве растворителя Н28 О, то СО ОII со-
держит половину !ВО, имевшегося в Н28О.
— 7.4. Если раствор 2,3-дибром-2,3-диметилбутана в бензоле обработать AICI3 и в реак-
ционную смесь пропустить монооксид углерода, то получают 2,2,3,3-тетр а мети линдан он
с выходом 73%. Этот же продукт (с выходом 54%) получают из 1,2-дибром-2,3-диме-
тилбутана. Напишите механизмы образования продукта из обоих исходных вещесдв.
Рассмотрите относительные скорости различных процессов, происходящих в этих реак-
циях.
— 7.5. Реакция 2,4,6-тринитроанизола с метоксильным ионом первоначально дает веще-
ство (2) (£ = 950 моль-1с-1) при 25°С, но затем (2) перегруппировывается в (3).
Конечное равновесие сильно сдвинуто в сторону (3). Предложите объяснение первона-
чального образования (2) и большей устойчивости (3). Сопоставьте эти наблюдения
с идеей кинетического и термодинамического контроля.
— 7-6. Раствор 1,3,5-тринитробензола в ацетоне, содержащем триэтиламин, быстро ста-
новится темно-красным. При добавлении эфира выпадает пурпурно-красное кристалли-
ческое вещество, имеющее в УФ-спектре полосы при 464 и 555 нм и сильную полосу
в И К-спектре при 1700 см"1. В ЯМР-спектре в ацетоне-г/а имеются следующие сигналы:
8,35 (синглет, 2Н), 6,8 (широкий синглет, 1Н), 5,08 (триплет, 7 = 5,5 Гц, 1Н), 3,49
(квартет, 7 = 7 Гц, 6Н), 2,6 (дублет, 7 = 5.5 Гц, 2Н), 2,17 (сингле^ ЗН), 1,42 м. д.
(триплет, 7 = 7 Гц, 9Н): Предложите структуру продукта.
260
— 7.7. Генерирование дегидробензола в присутствии фенилизоцианата приводит к ука-
занным ниже соединениям, хотя выход невысок. Объясните образование этих продук-
тов.
О OPh
—7.8. При добавлении раствора брома и бромида калия к раствору соли (4) оса-
ждается нейтральное соединение, имеющее формулу СцН^ВгО». Различные спектраль-
ные данные указывают на то, что соединение не ароматично. Предложите структуру и
обсудите значение образования этого соединения.
С ОО"
I
ОС(СН3)г
4
— 7.9. Таллирование бензальдегида, бензилметилового эфира, бензойной кислоты, ме-
тилового эфира бензойной кислоты и фенилуксусной кислоты протекает первоначально
в орто-положение. Объясните эти наблюдения.
— 7.10. Обработка 2,6-ди-трег-бутилфенола бромом в уксусной кислоте приводит к кри-
сталлическому продукту (5) с т пл. 69—71 ’С, изомерному 4-бром-2,6- ди-трет-б ути л фе-
нолу (6). Вещество (5) характеризуется сильными полосами в ИК-спектре при 1665 и
1640 си"1 и полосой в УФ-епектре при 252 им (е = 13 400). При стоянии в водной
уксусной кислоте, соединение (5) превращается в фенол (б). .Предложите структуру ве-
щества (5)
-5-7.11. Объясните образование продуктов следующей реакции:
% ; 55:17;23:5)
— 7.12. Предложите последовательность реакций для синтеза следующих ароматиче-
ских соединений из указанных ниже исходных веществ;
(а)
(б)
(в)
(?)
231
(ж)
S(CH»)aCH3
SCCHahCHs
— 7.13. Напишите механизм и, объясняющие следующие реакции’.
— 7.14. На с. 248 приведен порядок йзменедия эффектов уходящих групп для реакций
по механизму отщепления —п рис-уединения, пр о матируемых лнтийоргаииаескимя- соеди-
нениями; этот порядок противоположен случаю промотирования действием NaNH3.
Объясните более подробно, как природа используемого основания может влиять на
порядок' изменения реакционной способности уходящих групп. Используйте для объяс-
нения диаграмму йзм.енепнй потщ-пиалыгой энергии относительно координаты реакции
— 7.15. Предложите схемы еппгеза следующих соединений из легко доступных исход,
пых веществ;
2G2
— 7.16, Реакции замещения в ароматическом ядре являются ключевыми стадиями в
многостадийных ciiiiTesaXj с помощью которых осуществляются приводимые ниже пре-
вращения. Предложите последовательность реакций, с помощью которых можно про-
вести sth синтезы.
9^соосн3
|| ВгСНзСООСНз и
СН3ООС(СН3)аСООСНз
ОСНз
ГЛАВА 8
РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ КАРБЕНОВ, НИТРЕНОВ
И ДРУГИХ ЭЛЕКТРОНОДЕФИЦИТНЫХ
ИНТЕРМЕДИАТОВ
Общей чертой реакций, описываемых э этой главе, является фор-
мальное участие в них интермедиатов с четным числом электронов,
имеющих незаполненные орбитали низкой энергии. Наиболее извест-
ными из таких интермедиатов являются карбениевые ионы *. В разд. 8,4
и 8,5 даны примеры реакций фрагментации и перегруппировок карбе-
ниевых ионов, имеющих синтетическое значение; обсуждение этих реак-
ций дополняет гл. 5 кн. I, в которой в основном рассмотрены механизмы
реакций. Важны также и нейтральные частицы, содержащие двухва-
лентный углерод и одновалентный азот, — карбены и нитрены.
R—N
«арбемиевый
ЙОН
нетрея
В первых двух разделах этой главы обсуждаются структура, обра-
зование и свойства этих высоко реакционноспособных частиц; в разд. 8.3
рассмотрены полезные в синтетическом плане реакция, в которых пред-
полагается участие подобных интермедиатов. Современная теоретиче-
ская органическая химия допускает, что многие реакции, приписывае-
мые карбенам и нитренам, могут осуществляться также и другими ин-
термедиатами более высокой координации, которые объединяют под
общим названием карбеноидов и нитреноидов. Часто трудно точно оп-
ределить природу подлинного интермедиата в конкретном процессе, и
многие реакция, с которыми мы столкнемся, страдают такой неопре-
деленностью, Более того, для некоторых из реакций, которые будут
здесь обсуждаться, вполне определенно показано, что свободные кар-
бены или витрены в них не участвуют, но они включены в данную
главу, поскольку механизмы этих реакций весьма близки.
8,1, КАРБЕНЫ
8.М. СТРУКТУРА
Карбен в основном электронном состоянии может существовать
в виде синглета или триплета в зависимости от того, находятся ли два
несвязывающих электрона на одной и той же молекулярной орбитали
* В гл. 5 кн. I гаторы справедливо указывают, что новы типа RsC+ должны на-
зываться карбениевыми-, название же карбониевые отвечает ионам, образующимся при
присоединении протона (как в ионах аммония), например +СН5- В данной главе при
переводе (в отличие от оригинала) принята именно эта терминология. — Прим. ред.
264
со спаренными спинами или на двух орбиталях равной энергии с па-
раллельными спинами.
0 '
(синглет} (триплет)
Эти две электронные конфигурации находят отражение как в раз-
личной геометрии и химической активности, так и в таком важном физи-
ческом свойстве, как магнетизм: синглетный карбен диамагнитен, а три-
плетный парамагнитен. Поэтому триплетные карбены можно исследо-
вать с помощью ЭПР-спектрос копии.
При качественном описании связей в синглетном карбене предпола-
гается sp2-гибридизация атома углерода с двумя электронами на одной
ар3-гибридизованной орбитали и с одной свободной р-орбиталью. Угол
RCR' несколько меньше, чем нормальный угол в 120° (если R и R'
малы), так как межорбитальное отталкивание должно быть наиболь-
шим для более диффузной орбитали свободной пары электронов. В три-
плетном карбене лиганды должны связываться с углеродом зр-гибриди-
зованнымн орбиталями в линейном расположении с неспаренными элек-
тронами на двух взаимно ортогональных р-орбиталях.
Расчеты методом молекулярных орбиталей ab initio приводят
к предсказанию следующих значений углов НСН для метилена (СН2):
~135° для триплетного карбена и ~105° для синглетного, причем три-
плет должен иметь примерно на 10 ккал/моль более низкую энергию,
чем синглет [ 1 ]..
Экспериментальное определение геометрии СНа подтверждает тео-
ретические предсказания. Угол НСН в триплетном состоянии, опреде-
ленный путем анализа его спектра ЭПР, составляет 125—140° Угол
НСН в синглетном состоянии, оцененный с помощью электронной спек-
троскопии, равен 102°. Все доступные физические и химические доказа-
тельства согласуются с. тем, что основное состояние является три-
плетным.
Заместители могут вызвать нарушение относительных энергий син-
глетного и триплетного состояний [2]. Обычно алкильные группы в ка-
честве заместителей действуют так же, как водород, поэтому диалкил-
карбены в основном состоянии триплетиы. Предполагается, однако, что
доноры свободных пар электронов должны в большей мере стабилизо-
вать синглетное состояние, чем триплетное, за счет смещения «-элек-
тронов на вакантную p-орбиталь.
/R + -/R
х—с, -^х=с ,
(Й) Ф)
X = F, Cl, OR, NRa
Дигалогснкарбены — CF2, CCh и СВг2 — характеризуются синглет-
ным основным состоянием с углами ХСХ, равными 105° для дифторкар-
бена (данные микроволновой спектроскопии [3]) и 100 ± 10° для ди-
хлор- и дибромкарбеиов (данные ИК-спектроскопии [4]).
Как предположил Скелл [5], реакционная способность карбенов
в синглетном и триплетном состоянии должна быть различной. В три-
плетном состоянии карбен является бирадикалом и следует ожидать,
что он должен обладать такой же селективностью в реакциях с оле-
финами, как и другие частицы, содержащие неспаренные электроны,
В синглетном состоянии с его незанятой р-орбиталью карбен должен
быть электрофильным реагентом и его реакционная способность по от-
ношению к олефинам должна быть сходной с активностью других элек-
трофильных частиц. В общем случае карбены присоединяются к алкена'1
с образованием производных циклопропана. В этом отношении типичен
дибромкарбен. Синглетный дибром кар бен может участвовать в синхрон-
ном присоединении, а триплетный карбен — д ступенчатом процессе:
+ ;СВг3 —-* \
(сщгдет) Вг Вг
Как видно из табл. 8.1, сравнительная реакционная способность по
отношению к избранным олефинам в большей мере соответствует элек-
трофильным моделям (бромирование, эпоксидирование), чем радикаль-
ной модели (присоединение -ССГз).
Дихлор карбен присоединяется аналогично к замещенным 2-арил-
пропенам с константой р =—0,62, что указывает на электрофильный
характер этой частицы [6]. Значение р близко к наблюдавшемуся для
образования я-комплекров замешенных стиролов с ионом серебра
(—0,77), но значительно меньше, чем для реакцийчгидратации (—4) или
бромирования (—4,3) замещенных стиролов. Изучена относительная ак-
тивность многих карбенов и карбеноидов по отношению к алкенам; по-
лученные данные собраны и критически обсуждены в исчерпывающем
обзоре [7].
Стабилизация синглетного состояния путем подачи электронов от
соседних гетероатомов может привести к исчезновению электрофильных
свойств карбена. Например, щиметоксикарбен не обнаруживает электро-
фильности по отношению к алкенам [8]. Этот эффект был приписал
эффективной передаче электронной плотности от атомов кислорода:
CHsB—с—OCHs -«-> СН.36=С—OCHj CIK&--с-6сн3
•• •• *• •* •* •• *« ••
Делокализация я-электронов, сопровождающая внедрение двухва-
лентного углерода в сопряженные циклические системы, изучалась на
примере интересных чцетиц— цнклопропеиилидена (1) и циклогёпта-
триенилидеца (2)
Если вакантная орбиталь в этих молекулах является частью я-системы,
то дефицит электронов распространяется и на ароматическую я-си-
стему. Эти карбены можно рассматривать как сопряженные основания
ароматических ионов, циклонропениевого и тропилиевого, соответствен-
но. Карбен циклрцропеиилиден (1) еще не дюлучен, хотя известно его
ТАБЛИЦА 8.1. ОТНОСИТЕЛЬНЫ? СКОРОСТИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ К АЛКЕНАМ [5]
Алкены •ccia ? СВг£ ВГ2 Скорость ппокецдцровикия
Изобутилен 1,00 1,00 1,00 1,00
Стирол > 19 > 0,4 0,6 0,1
2-Метит бутен 0,17 3,3 1,9 13,6
2Е6
дифенильное производное [9], Однако циклотептатриенилиден удалось
получить, и его реакционная способность, по-видимому, подтверждает
слабую электрофильность делокализованных карбенов. Лучше всего он
реагирует с алкенами, содержащими электр око акцепторные группы.; в
реакциях со стиролами значение р составляет около +1,0, что указы-
вает на нуклеофильный характер действия карбена [10].
8,1.2. ОБРАЗОВАНИЕ КАРБЕНОВ
Существует несколько способов генерирования карбеновых интер-
медиатов, Наиболее общие из них приведены в табл- 8.2 и обсуждаются
отдельно в последующих параграфах. Цель приводимого ниже предва-
рительного обсуждения — установить некоторые пределы общности раз-
личных методов.
Весьма общей реакцией является разложение диазосоединений до
карбенов. В качестве примеров можно упомянуть как простейшее диазо-
соедиЕгение — диазометан, так и ди арил диазо метаны и диазосоедипения,
в которых один или оба заместителя — ацильные группы. Ограничением
этого метода в некоторых случаях оказывается невозможность синтеза
требуемого диазосоедштения, Диазоалканы с низкой молекулярной мас-
сой токсичны и нестабильны; обычно их используют в момент образо-
вания, а не выделяют в свободном состоянии. Простые алифатические
диазосоедииения синтезируют из производных соответствующих ами-
нов. Так, например, все исходные вещества, обычно используемые в син-
тезе диазометапа, являются производными метиламина:
O=N NH
I |i КОН
CIJ.jN—С—МНХО2 ---> СН№ {См. [ИВ
О-—N О
| || “ОН
CI13N—CNHj -----~> CHjNi {См. [12]}
O=N О О N=O
I 1 /О 1 I _ N«0H
Cfl у—C—NCffs -------► CHiN» [Cm. [13]}
О—M
I дон
CH3N—SOjPh ----> CH2+ {Cm [14]}
Детали каталнзуемого основаниями разложения несколько изменяются
от случая к случаю, но всегда оно проходит через две обязательные
стадии [15]. Ацильный или сульфонильный заместитель мигрирует от
азота к кислороду Г+нитрозся руппы.. За этой миграцией следует депро-
топирование углеводородного заместителя и элиминирование кислорода
вместе со связанной с ним группой:
NV$ 4.
rchJ+y ->rchtn=nto-y -^RCH=N=N
II
Диазосоединения могут быть подучены также окислением соответ-
ствующих гидразонов, например [16]:
HgO + ..
ph2C—\\+ —Ph2C=N=N’
Этот путь используют чаше всего тогда, когда хотя бы один из заме-
стителей является ароматической группой.
Ар “5
ТАБЛИЦА S.S. ОБЩИЕ МЕТОДЫ ГЕНЕРИРОВАНИЯ КАРБЕНОВ
№ ti/it ИСходдое с-гдпнеииь Уй.тюьзя ргЪкц'Л'й Продухти редхцва Лите- ратура
I диазоалканы Фотолиз, термолиз или катализ ионами ме^ таллов RsC • + N$ [lOal
2 r2C=N—NSO5Ar соли сульфонилгид- разе нов Фотолиз или -термолиз; промежуточно обра- зуются диазоалканы RzCs + Ni + ArSOJ [Ю6]
3 N /Ч RSC N диаз ирины Фотолиз RaC: + N2 [Wo]
4 О RstJ——CRj эпоксиды Фотолиз R2C:+R2C=O [10г]
5 RzCHX галогениды Действие сильных оснований или металл- органических соеди- нений RsCj+SH + X- [10д]
6 RaCHgR' X а-г алоге нртут’лые соединения Термолиз RSC: + R'HgX
Если необходим я-диазокетон, обычно в качестве исходного веще*
ства для его синтеза используют хлорангидрид кислоты- В реакции с ди-
азоалканом диазокетон образуемся в результате нуклеофильной атаки
с замещением иона хлора:
О OR'
[I + .. fl I *
RCCJ + R'CH=N=N“ —> R—С—C-=N=N'
Такие аиилдиазосоединения значительно более стабильны, чем простые
диазоалканы.
Движущей силой реакции разложения диазосоединений до карбе-
нов является образование очень стабильной молекулы азота. Энергии
активации этого процесса в случае дназоалканов составляют в газовой
фазе приблизительно 30 ккал/моль. Требуемая энергия может быть
также доставлена путем фотохимического возбуждения. Фотохимиче-
ский процесс можно направлять так, чтобы образовывался преимуще-
ственно синглетный или триплетный карбен. Прямой фотолиз приводит
преимущественно к синглетному интермедиату, так как диссоциация
возбужденного диазоалкана происходит быстрее, чем интеркомбина-
циогшая конверсия с переходом в триплетное состояние. Однако нельзя
утверждать, что триплетный интермедиат всегда исключен в экспери-
ментах с прямым фотолизом. Исследования диазосоединений некоторых
типов позволили сделать вывод, что в реакциях, проводимых при пря-
мом фотолизе, триплетному интермедиату обязано своим происхожде-
нием до 15—20% продукта [17]. Триплетный карбен может стать основ-
ным интермедиатом при фотосенсибилизированном разложении. В ка-
честве фотосенсибплизаторов часто используют ароматические кетоны.
Прибавление некоторых солей меди в растворы дназосоединений
также приводит к выделению азота и образованию продуктов того же
общего типа, что и при термическом и фотохимическом разложении
диазоалканов. Однако некоторые факты указывают на то, что свободные
268
карбеновые интермедиаты не участвуют в подобных реакциях [18].
Вместо шгх, по-Дидимому, реальными реагентами являются комплексы
карбеновых частиц с ионами металла-катализатора. Подобные ком,
плексы являются примерами карбеноидных частиц. Состав продуктов
реакции наводит на мысль об участии в ней карбеноподобных интер-
медиатов, однако есть другие факты, исключающие участие свободного
карбена того типа, который образуется при фотохимическом выбросе
молекулы азота.
Второй метод, приведенный в табл. 8.2, — термическое или фото-
химическое разложение солей арилсульфонилгидразоноз — фактически
является модификацией диазоалкаиового метода, так как и здесь интер-
медиатами являются диазосоединения. Это важный и полезный метод,
так как в качестве первичного исходного материала здесь используют
кетоны, а методика позволяет избежать выделения потенциально опас-
ных диазоалканов. Условия разложения обычно таковы, что диазосоеди-
нение реагирует сразу же после образования и не накапливается в вы-
соких концентрациях [19].
° R
ff основание
RCR/ + HsNNHSOsAr —> ;G=NNHSOsAr --------->-
Rz/
- Av пли А + ••
—► NSO2Ar -------> xc=N=N* + ArSOJ
R'Z R'/ . "
Природа раствор n тел eh оказывает важное влияние на результаты раз-
ложения тозилгидразонов, В присутствии доноров протонов разложение
диазоалкаиового интермедиата может быть направлено в сторону кар-
бениевого иона за счет протонирования [20]:
Н н
R.jC=N=N" —-*RaC*pN=N —R2C+ 4- N,
Апротонные растворители, например диметоксиэтан, делают предпочти-
тельным разложение до карбена.
Диазирины (пример 3 в табл. 8.2) являются циклическими изоме-
рами диазосоединений. Напряженностью малого цикла наряду с потен-
циальной возможностью образования молекулярного азота объясняется
легкость отщепления азота при фотовозбуждении. По термическому раз-
ложению этих соединений опубликовано довольно мало работ. Синте-
зировать их несколько труднее, чем диазосоедипения или арилсульфо-
нилгидразоны [21], и это ограничивает их применение.
Карбены генерируются также при фотолизе арилэпоксидов (при-
мер 4 в табл. 8 2). Вторым образующимся при этом продуктом является
карбонильное соединение. Фоторазложение эпоксидов — процесс не од-
ностадийный: в нем были обнаружены интенсивно окрашенные проме-
жуточные частицы [22]. Этим интермедиатам была приписана структура
карбонил ил ид ов, которые являются биполярными валентными изоме-
рами эпоксидов [23];
269
Полагают, что разложение илида также происходит фотохимически.
Нетрудно видеть, что несимметричные эпоксиды могут дать два карбена
и два карбонильных соединении. Обычно в зависимости от природы за-
местителей одно из двух возможных направлений раскрытия становится
более предпочтительным, чем второе. Если Р — арил, a R'—алкил, то
образуется алифатический кето а, а углерод, несущий. арильный заме-
ститель, дает начало карбеновому фрагменту. Электроноакцепторные за-
местители, такие как циано- или карбметоксигруппы, делаюг предпочти-
тельным образование карбена за счет связанного с ними атома углерода,
тогда как электронодонорпые метоксигруппы направляют образование
карбена к- другому атому углерода оксиранового кольца. Эти эффекты
заместителей становятся понятными, если рассмотреть, какая из двух
возможных резонансных структур дол лена давать основной вклад в кар-
бонилилндиую структуру:
О+
Аг— \с—ОСН3
О*
Аг—с/ ч'-с—ОСНз
Аг Аг
(меяьшый воад)
Ат—V-СМ «->
Аг Аг
{ое ионной вклад)
О+
Аг—С/ ^С—CN
Ат Ат
(оеиовиой вклад)
(яецьшя.й вклад)
Относительные вклада каждой из резонансных структур отражаются
в порядках связен С—О. Связь С—О с наиболее двоесвязвым характе-
ром превращается в карбонильную труппу, тогда как более слабая
связь С—О разрывается.
Циклопропановое кольцо также можно раскрыть фотохимически
с элиминированием карбенового фрагмента. Эта реакция изучалась ско-
рее с точки зрения фотохимии процесса, чем как полезный метод гене-
рирования карбенов [24].
ос-Элимннированис галогеноводородов под действием сильных осно-
ваний (пример 5 в табл. 8.2) было первым методом генерирования кар-
бенов, детально исследованным современным)! методами. Однако эффек-
тивное образование карбенов из галогенидов путем «-элиминирования
ограничено субстратами, не содержащими p-водброда, так как дегидро-
галогенирование путем р-злиминирования доминирует в тех случаях, где
оно возможно. Классические примеры этого метода — генерирование ди-
хлоркарбеиа из хлороформа [23], хлоркарбена из хлористого метялепа
[26] и арилкарбенов. из боизилгалогенидов [27]:
HCCIa+*OR sCCh - * scci2 + cr
CHiClj+RLi —► R.H + LiCIICU —> tCHCl + LiCl
ArCHsX + RLi —> RH-pArCIIX - > АгСН + ЬХ
В качестве основания при синтезе дихлор карбен а часто применяют трет-
бутилат калия, хотя существует и ряд других методик [28].
Структуру реакционноспособного интермедиата в реакциях а-эли-
минирования с использованием литийорганических соединений в каче-
стве оснований точно сформулировать трудно. Кроме свободного кар-
бена здесь возможны различные карбенаидные частицы, в том числе
а-галогеилитийорганические соединения, образующиеся при металли-
ровании, а также в разной мере ассоциированные комплексы карбенов
270
с галогенидами лития [29]. В равновесной системе дихлор карбен — три-
хлор метил литий при —100 X равновесие сильно смещено в сторону
трихлорметиллнтия [30].
CijCLi CliCz + LiCl
Однако в реакции с алкенами, приводящей к образованию 1,1-дихлор-
циклопропанов, по-видимому, участвует только ХС12, а не Cl3CLi, так
как в этом случае зависимость реакционной способности от структуры
алкена идентична наблюдающейся при использовании свободного :СС12,
генерированного в газовой фазе [31].
Общий подход к проблеме дифференциации истинных карбенов от
карбеноидоз заключается в сравнении распределення продуктов реак-
ции и их стереохимии при использовании нескольких методов образо-
вания карбенов, в том числе Н таких однозначных методов, как, напри-
мер, разложение дназоалканов. В результате такого сравнения, напри-
мер, был сделан вывод, что интермедиаты, образующиеся при взаимо-
действии а,а-дибромтолуола и бутиллития, являются не свободными
карбенами, а лишь кэрбеноидными. реагентами, в которых карбен свя-
зан с LiBr [32]. LiBr отщепляется только тогда, когда осуществляется
реакция с субстратом:
Li
I
PhCHBrj-p BuLi —> PhCHBr
Li
PhCHBr +
P LiBr
Дихлоркарбен может быть получен и декарбоксилированием три-
хлоруксусной кислоты [33] В сущности этот метод представляет собой
иной путь получения промежуточного трихлорметил-аниона. Образова-
ние. этого карбаниона возможно также при обработке алкилтрихлораце-
татов алкоголят-ионами:
о
от о
гь 1^ |!
G1:3C- (7OR < СЦССОЙ
I , 4,- ,
ОК' CR.
:сс!., + С1-
Применимость этих методов ограничена полигалогенированными соеди-
нениями, так как индукционные эффекты трех атомов галогенов необ-
ходимы как для облегчения декарбоксилирования, так и для элимини-
рования карбаниона из тетраэдрического интермедиата, образующегося
в процессе расщепления под действием алкоголята.
В основе использования ртутьорганнческих соединений для генери-
рования карбенов (пример б в табд, 8,2) лежит- механизм «-элимини-
рования. Однако связь углерод—ртуть гораздо более ковалентна, чем
связь С—Li, поэтому ртутьсодержащце системы обычно стабильны при
комнатной температуре и легко могут быть выделены, Прц нагревании
в растворе с соответствующим алкеном они разлагаются до кар-
бенов [34]:
С1
I
PhHg—C—Вг s СС12-У PhHgBr
Cl
По-видимому, разложение является обратимой моно молекулярной реак-
цией, на. скорость которой не слишком сильно влияет природа алкена.
Это наблюдение позволяет предположить образование свободного кар-
бена из соответствующего предшественника [35]. Синтез разнообраз-
271
ных ртутьорганических соединений поставляет соединения, которые мо-
гут служить подходящими источниками замещенных карбенов. Напри-
мер, карбены с карбметокси- и трифторметильной группами можно по-
лучить из соответствующих ртутьорганических соединений [36]:
С1
I ••
PhHgCBr —C1CCF3
CFs
PhHgCCl2COOCHs CICCOOCHa
8.1.3, РЕАКЦИИ КАРБЕНОВ
8.1.3.1. РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ К АЛКЕНАМ И ДРУГИМ
НЕНАСЫЩЕННЫМ системам
Реакции присоединения к алкенам относятся к реакциям карбено-
вых интермедиатов, наиболее изученным как с точки зрения понимания
механизмов реакций, так и в смысле синтетического применения. Обычно
реакция карбена с алкеном приводит к циклопропану. Это справедливо
как для синглетного, так и для триплетного состояний большинства
карбенов:
Для синглетного
карбена
Для триплетного
карбена
Альтернативные электронные состояния обнаруживают характерную
разницу в стереохимии реакции, Для синглетных карбенов наиболее ве-
роятен одностадийный механизм. В результате конфигурация алкена
сохраняется и в циклопропане. В случае триплетного карбена требуется
участие промежуточного бирадикала, так как из четырех электронов,
участвующих в изменениях связей, три имеют одинаковые спины и
один — противоположный. Замыкание с образованием находящегося в
основном состоянии циклопропана не может осуществиться до тех пор,
пока один из этих электронов не подвергнется спиновой инверсии. Ин-
версия спина является более медленным процессом по сравнению с вра-
щением относительно простых связей,; поэтому образующийся из три-
плетного карбена циклопропан не должен обязательно иметь ту же
стереохимию, что и исходный олефин [5, 37]. Обычно циклопропаны,
образующиеся из триплетных карбенов, представляют собой смееи двух
возможных стереоизомеров.
Применение принципа контроля орбитальной симметрией к син-
хронному присоединению синглетного карбена позволяет предсказать,
что реакция должна проходить через переходное состояние (3.) [38]:
272
Более симметричный пгщ;::-?л (структура 4) приводит к переходно’ну со-
стоянию с. более выит-Уз энергией, т. е. он «запрещен» по терминология
принципа орбиталы-ю,.; гг^мчетрпн,
Стереоспсц.иф1:ч:|. ?ст|.1 присоединения карбенов широко используется
при определении мультнплсп-юсти карбена, генерируемого в определен-
ных условиях.. Стереоспецифичное присоединение, рассматривается как
доказательство участия в нем синглетных частиц. Исчерпывающая ин-
терпретация иного результата, т. е, образования смеси двух возможных
изомеров, требует дополнительной информации. Отсутствие стереоспе-
цифичности в какой-то мере указывает на триплетный карбен, но допу-
скает одновременное участие в реакции и синглетных частиц.
СХЕМА 8.1. СИНТЕЗ ЦИКЛОПРОПАНОВ РЕАКЦИЯМИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ
КАРБЕНОВ К ОЛЕФИНАМ
Реакции межмолекуляриого присоединения
(1И-заа]
(58%1
4с н
\:=С/' + Ы2СНСООС<Н5 Сц1> / \^-снз (51 %)
Н7 "\н3 н.<
(5'1 [зад]
(общий ВЫХОД ЕГО Jo)
f 7) [38ж]
’уъ
<6Д[38е] - + PhHgCBr А С Н3 " (*»%)
а Н?С СНа
273
Продолжение схемы Г
(8)[звз]
Znfnoponoitl
CitCl
(9) [ззи]
Внутримолекулярные реакции
Н3СЧ уН о
(12) [ЗЗЛ1] ,С=С; II —>
(СН3)2С=СН(СНг)/ ^CHjbCCHNj
Эти обобщения не применимы к реакциям в газовой фазе. Причина
заключается в том, что наиболее простые процессы присоединения кар-
бенов к алкенам сильно экзотермичиы, так как при этом образуются
две связи и ни одна не разрывается. Первоначально образующийся ад-
дукт может обладать достаточно большой энергией, чтобы подвергаться
изомеризации, приводящей к потере стереоспецифичности. В растворе
избыток энергии очень быстро рассеивается в среде, и после образова-
ния продукта изменения стереохимии обычно* не происходит.
Наиболее важное синтетическое применение карбеновые интерме-
диаты находят в синтезе циклопропанов. Большинство общих методов
генерирования карбенов (см. табл. 8,2) приводит к образованию цикло-
продановдесли карбен образуется в присутствии олефина. Ряд примеров
274
использования карбенов и карбеиоидных реагентов в синтезе циклопро-
панов дан на схеме 8.1.
Очень эффективный способ превращения алкенов в циклопропаны
путем переноса фрагмента С11_ основан па испо львов алии систем ы йоди-
стый метилен —пара цинк — медь, обычно называемой реактивом Сим-
монса— Смита [39], Предполагают, что активной частицей здесь яв-
ляется иодид иодчетплцинка, находящийся в равновесии с бис (подме-
тил) цинком [40]
2ICH2ZnI (ICHikZn + Znl2
Перепое метилена осуществляется от металлорганического соединения,
он происходит стереоспецифнчцо и свободный СН2 не является интер-
медиатом. Показано также., что в молекулы с полярными заместителями,
особенно*'с гидроксильными группами, фрагмент СНг вводится с той
стороны двойной связи, которая ближе к гидроксильной группе [41],
Это наводит пй мысль, что атакующий реагент может образовывать
комплекс с гидроксильной группой до реакции по двойной углерод-угле-
родной связи, Стереонаправляющий эффект гидроксильной группы ил-
люстрируют примеры (8) и (11) на схеме 8.1.
Некоторые карбены достаточно активны, чтобы присоединяться
к ароматическим кольцам. Основным продуктом фотолиза диазометана
в присутствии бензола является циклогсптатриеи [42]:
Аналогично реагируют замещенные диазоалканы, такие как дициано-
диазометан [43] н эылдгщзоацстат [14]:
Присоединение карбена может также происходить внутримолеку-
лярно; такие реакции служат важным методом синтеза некоторых силь-
но напряженных молекул (см. примеры 12—14 на схеме 8,1).
8.1.3.2. РЕАКЦИИ ВНЕДРЕНИЯ
Уникальной особенностью карбенов является способность участво-
вать в реакциях внедрения. Этот термин используется здесь как указа-
ние на одностадийный механизм процесса, в котором карбеновый угле-
род совершенно буквально внедряется в простую связь:
СН2
СНг4-Н—CRa —> IL-—CR3 —> Н—СН2—CR3
Установить, что действительно прошла реакция внедрения, не всегда
легко. Возможен и другой путь, пр сводящий к тому же самому конеч-
ному продукту; он заключается отщеплении атома водорода триплет-
ным карбеном, с последующей рекомбинацией фрагментов;
•CH? | И СР- —•’ СИ-. 4 CR5 т—► CH —СС-
Межмол окулярные реакции внедрения карбенов в синтезе исполь-
зуются редко, так как большинство карбенов реагирует не селективно,
со сравнимыми скоростями, со ще,,и1 типами связей С—Н, что приводит
СХЕМА 8,2, ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНЫЕ РЕАКЦИИ ВНЕДРЕНИЯ КАРБЕНОВ'
(f)[46а]
Me О-
ДИГЛИМ
(3)[46В]
(4) [46.г]
к смеси продуктов, Наврюиер, распределение продуктов внедрения в
случае гептана почти точно соответствует рассчитанному из статистиче-
ских соображений [45]:
снэ
ch2n2 |
СН3(СН2)5СНз —: СНз.(£Нг)6СНз + СН3СН(СН2)4СНа 4-
; (38%f (25V
СНз
4- СНзСН^Н(СНа)3СН, + (СН3СН2СН3)3СНСН3
.. (24%) (13%)
Некоторая селективность наблюдается для функционально замещенных <
карбенов, но даже здесь она недостаточно высока, чтобы предотвратить
образование смесей. Например, карбэтоксикарбен внедряется в третич-
ные связи С—Н примерно в 3 раза быстрее, чем в первичные связи
С—Н [46], В реакциях с соединениями, где возможно и Присоединение,
и внедрение, доминирующим процессом обычно оказывается, присоеди-
нение. При фотолизе диазометана в присутствии бензола циклогепта-
триен образуется в большем количестве, чем толуол [42]
fiv \ // \
-!- CH?Ns --> 0 / ^ \ /—СПз
(основной (минорный
компонент) компонент) *
37<
•Л' :
. Внутримолекулярные реакции внедрения гораздо более селективны,
так как здесь определяющую роль в распределении продуктов реакции
играет относительная: близость различных связей С—Н к карбеновому
центру. Поэтому такие реакции находят синтетическое применение я
особенно ценны при синтезе производных сильно напряженных цикли-
ческих систем. Основным продуктом реакции алкилкарбенов часто ока-
зывается 'циклопропан, образующийся за счет внутримолекулярного
внедрения;
СН2
(CH3)2CHCH=NNHSO2Ar + NaOCH3 —> СН3—НС^СН2 + (СН3)3С=СН3
(37%) (63%)
Конкурирующий процесс в случае алифатических карбенов — их ста-
билизация за счет миграции водорода. Эту реакцию мы рассмотрим бо-
лее детально в следующем разделе вместе с перегруппировками. Не-
сколько примеров реакций внутримолекулярного внедрения, протекаю-
щих с достаточно высокими выходами, чтобы иметь синтетическое зна-
чение, приведено на схеме 8,2.
fc 8.1.3.3. перегруппировки
Наиболее широко распространенная перегруппировка карбенов —
миграция водорода с образованием алкенов. В случае алифатических
н алициклических карбенов" этот тип стабилизации преобладает, за
исключением большинства межмолекулярных реакций, и часто успешно
конкурирует с внутримолекулярными реакциями внедрения. Например,
карбен, образующийся при разложении тознлгидразона 2-метилцикло-
гексанона, дает преимущественно 1- и 3-метил циклогексены и только
следовые количества продукта внутримолекулярного внедрения [47]:
(38%j (1G %) (следы)
Карбены могут также стабилизоваться за счет миграции алкильной или
арильной группы. Соединение (5) Может служить примером системы,
в которой наблюдается миграция фенильной группы, миграция метиль-
ной группы и внутримолекулярное внедрение [48];
СН3 СН3 СНз
I 60 “С I |
PhCCHN2 -----> (СНа)гС=СНР11 4- Р11С=СНСНз + Ph— С--СН2
СНЭ \f(2
5 (00%) (9%) (41%)
Перегруппировки карбепоидных частиц в алкены е‘ успехом исполь-
зуют как метод превращения кетонов в олефины. n-То л ил сульфонил гид-
разон кетона обрабатывают избытком алкиллитиевого реагента [49]:
NNHSOiAr , * .
ч II SBuLi
(СНз)зСССНз --------> (СНз)зССН=СН2 (100%)
Для этой реакции был предложен механизм с участием литйевого про-
изводного дназоалканз: [50]:
NNHSO2Ar Li+ NNSO2Ar N=N‘ Li+
II 2JTLi |[ I
RCCHiR' ~> RCCHR' —> RC=CHR' —> RC=CHR' --►
I I
Li ' Li
—> RCH=CHR'
277 -
СХЕМА 3.3. ПРЕВРАЩЕНИЕ КЕТОНОВ В ОЛЕФИНЫ ЧЕРЕЗ СУЛЬФОНИЛГИДРАЗОНЫ
Некоторые примеры использования этой реакции в синтезе приведены
на схеме 8.3.
Фенил кар бен подвергается перегруппировке в циклд^ецтатриенил-
идеи в газовой фазе при температуре выше 250 °C:
С некоторыми деталями этой реакции Вы встретитесь прц решении задачи 8.10; в при-
веденных к этой задаче ссылках можно найти дополнительный материал, который
слишком сложен, чтобы обсуждать его здесь.
Для определенных типов карбенов возможен особый способ стаби-
лизации, присущий только им. Циклопропилидены раскрываются с об-
разованием алленов:
Ph'
^С=с=с' ,{См.[51]}
^РЬ „
R—НС СНГ?
RLi
---► Г?СН=С=СНГ? {См. [52]}
Для карбеновых центров, расположенных
нилкарбены), возможна циклизация в
мер [54]:
н3сч -С2Н5
—►
BrSOjNHN=CHZ ' \СНЭ
рядом с двойной связью (ви-
циклопропены [53], напри-
V Чсн‘
278
Оба этих процесса можно рассматривать как электроциклические реак-
пни, первая — с раскрытием никла, вторая — с замыканием:
8.2. НИТРЕНЫ
Азотистые аналоги карбенов называют нитренами. Как и в случае
карбенов, для них возможны синглетное и триплетное электронные со-
стояния. Триплетное состояние обычно является основным, но в реак-
ции может быть вовлечена любая из этих двух частиц. Между (химией
нитренов и химией карбенов есть много общего, но, разумеется, суще-
ствуют и значительные различия.
Наиболее часто для генерирования нитренов применяют фотолиз
или термолиз азидов:
+ ы3
Этот метод аналогичен образованию карбенов из дназосоедицений. Ши-
роко исследовано разложение азидов, у которых R— алкил [55], арил
[56], ацил [57] илй сульфонил [58]. Характерная для алкилнитреиов
реакция — миграция одного из заместителей к атому азота с образова-
нием имина; , ”
- Г. 4, Д ИЛИ
R3C—N—N==N--------► R2C=NR
«•
R=s=H или алкал
Межмолекулярные реакции внедрения и присоединения практически
неизвестны для алкилнитреиов. Фактически неясно, существуют ли ни-
трены как дискретные частицы. То, какой из заместителей: мигрирует
при разложении алкилазидов, определяется, пй-видимому, конформа-
цией азидной группы. Это наводит на мысль, что миграция начинается
до того, как молекула азота полностью отделяется од зарождающегося
нитренового цецтра [59], так как после элиминирования дзота все три
потенциально способные к миграции группы становятся стереохимически
эквивалентными.
В настоящее время химия арилнитренов не поддается простому
систематическому описанию. По-видимому, ход реакций определяется
в общих чертах превращениями, характерными для нитрена и его цикли-
ческого азиринового изомера;
Преобладание тех или иных частиц зависит, вероятно, от природы за-
местителей в бензольном кольце. Однако арилнитрены участвуют в не-
279
которых внутримолекулярных реакциях, например в образовании карба-
зола из о-бифенилнитрена при фотолизе или термолизе [60]: ’
Пожалуй, «наилучшими по поведению» нитренами являются карбалк-
оксинитрены [57]: •’
О О
II Д или W II ••
RO—С—N3 ------* RO—С—№
Они способны к реакциям присоединения к алкенам и к реакциям вне-
дрения в насыщенные системы. Присоединение осуществляется также и’
при взаимодействии с бензолом [61]:
Многие реакции карбэтоксинитрена были изучены детально. Например,
суммированы и объяснены имеющиеся данные по стереоспецифичности
и селективности этого нитрена в реакциях с различными типами угле"
водородов [61]. Этот нитрен несколько более селективен, чем простые
карбены: обнаруженная селективность выражается в примерном соот-
ношении 1 : 10 ; 40 для реакций внедрения по первичному, вторичному и
третичному положениям 2-метилбутапа. Связь между мультиплетностью
нитрена и стереоспецифичностью присоединения к олефинам аналогична
описанной для карбенов. Синглетный нитрен приводит к продуктам сте-
реоспецифичного присоединения, тогда как триплетный — к продуктам
нестереоспецифнчного присоединения. »
Хорошо известными соединениями являются ацилазиды. Их роль
в термической перегруппировке Курииуса — реакции, которая явно не
связана с нитренами,рассматривается в разд. 8.3.2. При фотохими-
ческом разложении ацилазиды проявляют свойственную нитренам ре-:
акционную способность. В частности, наблюдались внутримолекуляр-
ные реакции внедрения по связи-С—Н, хотя обычно с невысокими вы-
ходами [62] г
О
II / \
CH3(CH2)tCN3 --> 4- СгН5-~<^ ^>=0 {См. 63]}
НзС/ NH ° NH
Сульфонилнитрены образуются при термическом разложении суль-
фонилазидов. С насыщенными углеводородами осуществляются реакции
внедрения [64], Предполагают, что в реакциях с ароматическими коль-
цами первоначально происходит присоединение, но основным продуктом
реакции являются сульфониланилиды, которые возникают за счет ра-
скрытия кольца в образующемся на стадии присоединения интерме-
диате, например [65]:
KSOgN:
N—SO2R
280
8.з. Перегруппировки элевттоподеФ
ИНТЕРМЕДИАТОВ
ЙХ
Все реакции, сгруппированные в этом разделе, характеризуются
скелетными перегруппировками. Некоторые из них обычно считаются
синхронными и, следовательно, обходятся без стадии дискретного элек-
тронодефицитного интермедиата (ион карбения, карбен, нитрен и т. д.).
Наиболее важны реакции, в которых происходит миграция к углероду
или азоту; они рассматриваются отдельно в следующих разделах.
8.3.1. МИГРАЦИЯ К УГЛЕРОДУ
При термическом или фотохимическом разложении диазокетоны
дают продукты перегруппировки. Реакция известна как перегруппировка
Вольфа. Она лежит в основе удобного метода получения гомологов
карбоновых кислот, удлиненных на один атом углерода. Этот метод из-
вестен как реакция Арндта — Эйстерта [66]. ,
О : : ’
chsns II л н2о
RCOOH —> RCOC1 ------: > RCCHN2 > RCH—С-О ---------► RCHSCOOH
Исследования механизма реакции были направлены на установле-
ние того, происходит ли миграция синхронно с отщеплением азота, или
нет. Если это двухступенчатый процесс, он, вероятно, должен включать
карбеновую реакцию. С этим связан спорный вопрос — не находится ли
карбен, если он участвует в реакции, в равновесии со своим цикличе-
ским изомером — оксирепом:
о л N=N
II
R-^С-Д-СП —О=С—CHR (согласованный механизм)
О О „ , _
II 4- .. II . -
ц—G—CH=N=N~—> R— с—СН О—C=CHR (кароеновыи Механизм)
t .
Из проведенных исследований можно сделать вывод, что в фотохими-
ческих реакциях карбен действительно генерируется, однако относи-
тельно термического процесса общего согласия нет. Существование рав-
новесия между ацилкарбеном и оксиреном установлено в фотохимиче-
ских реакциях [67]. Этот аспект механизма реакции был доказан с по-
мощью изотопных меток:
О
Il AV . : .
СН3СССН3 —---------*- (CHs)aCHCOOH + (СН3)2СНСООН
* и Н2О, диоксая
*N=N Г
««
Распределение радиоактивной метки между двумя атомами углерода
объясняется промежуточным образованием симметричного оксирена:
О
О=С=С(СН3)г ч— СПз—СПз —► (CH3)gC=C=O
В случае карбенового интермедиата следовало бы ожидать образования
продукта, меченного только по карбоксильной группе.
281
СХЕМА ВА. ПЕРЕГРУППИРОВКА Ц- ДИ АЗО КЕТО НО В ПО ВОЛЬФУ
(МГбйд]
* В современной практике «термическая» реакция часто катализуется
солями серебра. В этих условиях нет заметного кинетического изотоп-
ного эффекта по углероду, когда мигрирующий углерод — изотоп 14С [68].
Для синхронного процесса следовало бы ожидать проявления изотоп-
ного эффекта. Этот результат можно истолковать в пользу двустадий-
ного механизма только в том случае,«если известно, что миграция со-
ставляет часть процесса, определяющего скоробть реакции. Исследова-
ния кинетики реакции и влияния заместителей как в присутствий сереб-
ряного катализатора, так и без пего, также были интерпретированы
сточки зрения двустадийного механизма [69]. Однако эта прбблема
полностью еще не исследована. Несмотря на этб реакция широко при-
меняется в синтезе (см. схему 8.4). Последние два примера в этой схеме
иллюстрируют использование перегруппировки для сжатия кольца в
циклических дйазокетонах.
сс-Галоген кетоны при обработке основаниями подвергаются скелет-
ным перегруппировкам. Механизм их несколько бТличей от большин-
ства других реакций, обсуждаемых в этом разделе. Однако происходя-
щие при этом структурные изменения сходны с изменениями-, обуслов-
ленными перегруйпировкой сс-диазокетонов, поэтому эту реакцию удобно
рассмотреть в данном разделе. Наиболее широко в качестве оснований
используют алкоголят-иопы, при этом образуются эфиры:
ОХ. О CJhR
II | си3о- I I -
RCH1C-CHR' -----+ СНзОС—CHR'+Х'
Если кетон имеет циклическое строение, то происходит сжатие цикла.
Такое катализуемое основаниями превращение а-галогенкетонов в про-
изводные карбоновых кислот известно как реакция Фаворского [70];
Проведены обширные исследования механизма Этой реакции. Суще-
ствуют убедительные доказательства того, что в ходе перегруппировки
282
в качестве интермедиатов образуются разомкнутая 1,3-биполярная
форма циклопропаиона и (или) циклопропанов [71]: ;
ох ох о о'
II । “OR" - f i " L : + 1| -
RCH2C—CHR' «=* RCHC—CHR' —> RCHCCHR' -е-> ROHCCHR' —►
I
с C COOR" COOR"
/ \ “OR" / \ , 1 I
—> RHC—CHR' ---------> RHC---CHR' —> RCHCHjR'+ RCH2CHR'
Существует также родственный механизм, который может реализоваться
при отсутствии подвижных «'-водородов; он известен под названием
«семибензильной перегруппировки»:
. , О °' О
II R"O“ I II
‘ RC—CHR' --------» RC—CHR' —> R"O—С—CHR'
' * J I 1
X R О X 1 R
Суммарные изменения структуры одинаковы для обоих механизмов. Ве-
роятно, энергетические требования цнклопропанонового и семибензиль-
ного механизмов довольно близки, так как о случаях участия семибен-
зильного механизма сообщалось даже для соединений с атомами водо-i
рода; способными к енолизаиии [72]. Частью доказательства того, что
обычно циклопропаноновый механизм реализуется предпочтительнее чем
семибензильный, является доказательство участия В некоторых случаях
симметричного интермедиата. Так, например, из изомерных хлоркето-
нов (6) и (7) образуется один и тот же эфир (8) [71], причем было по-
казано, что эти кетоны в условиях перегруппировки не способны к взаи-
мопревращениям:
С1 о о
I II.. “ОСНз т “ОСН3 ||
' PhCH—ССНз йР11СН2СН2СООСН3 --------- РЬСН2ССН2С1
В 8 7
Этот факт можно объяснить образованием' общего интермедиата, напри-
мер циклопропанона. В случае 2-хлорцнклогексанона существование
симметричного интермедиата было доказано с помощью радиоактивного
изотопа !4С [73]:
Вследствие реализации цйкдопропаноновоГб механизма структур^
образующегося сложного эфира нельзя предсказать непосредственно на
основе структуры реагирующего галогенкетона. Строение продукта ре-
акции определяется направлением раскрытия цикла в промежуточном
циклопронанопе. Следует ожидать, что преобладающим типом раскры-
тия крльца должно быть такое, при котором образуется более стабиль-
ный из двух возможных эфиров енолятбв. Вследствие этого наличие фе-
нильного заместителя делает предпочтительным разрыв связи у заме-
щенного атома углерода,‘тогда как алкильные заместители направляют
раскрытие кольца к менее замещенному углероду [74]. Образование
одного и того же эфира (8) из соединений (6) и (7) согласуется с на-
правляющим действием фенильной группы, которое должно проявляться
на стадии раскрытия цикла.
Обычные побочные продукты при перегруппировке Фаворского —
а-алкоксикетоны. Как правило, эти продукты не образуются при пря-
283
мом замещении по механизму S#2, так как в нем, по-видимому, уча-
ствует симметричный интермедиат. Наиболее вероятным предшествен-
ником алкоксикетонов является енольная форма хлоркетона [75]:
О
Il RO"
RCH2CCHR' Ч==
I
X
/ОН
RCH=c/
V'HR
/ОН R0-
RCH—с/
I ^CHR'
О
RCH^CHsR'
I
X
I I
/НО + /ОН
RCH—*-> RCH-iC'
XCHR' ^CHR'
+
|roh
О OR RO О
II I , . I II
RCH2C—CHR + RCH-CCHiR' '
Известен ряд работ, посвященных исследованию стереохимии пере-
группировки Фаворского. Хотя для некоторых соединений была обнару-
жена стереоселектпвность, все же обычным результатом является обра-
зование смеси стереоизомерных продуктов реакции; этого следовало бы
ожидать, если бы в некоторый момент времени генерировался плоский
енолятный и(или) биполярный интермедиат:
СХЕМА 8.5. ПЕРЕГРУППИРОВКИ а-ГАЛОГЕНКЕТОНОВ, КАТАЛИЗУЕМЫЕ ОСНОВАНИЯМИ
(D 176а]
(2) |76б]
Вг О
I II сн3о-
(СНзЬСНСН—CCH(CH9)i -----ЦСНзЬСНЬСНСООСН,
(83%)
СН3О“
------>
СООСНз
(56-61%)
(90%)
(3)[76в]
284
Реакция Фаворского используется для осуществления сжатия
кольца при синтезе напряженных циклических систем (см. пример 4
в схеме 8.5). В случае с^а'-дигалогенкетонов перегруппировка сопровож-
дается дегидрогалогенированием с образованием «.^-ненасыщенных
эфиров (см. пример 3 на схеме 8.5).
а-Галогенсульфоны претерпевают аналогичную перегруппировку.
Карбанион, образующийся при депротонировании, превращается в не-
стабильный типрандиоксид [77]: t . ,
RCHSCHiR'
О
II -
RCHSCHR
•R' —► RCH=CHR'
Тиирандиоксиды разлагаются с элиминированием диоксида серы. Эту
реакцию используют для синтеза некоторых типов олефинов, напри-
8.3.2. МИГРАЦИЯ К АЗОТУ
- Наиболее важными реакциями этого типа являются: перегруппи-
ровка Бекмана, при которой оксимы превращаются в амиды; группа
реакций, в которых производные карбоновых кислот превращаются в
амины с потерей карбонильного углерода, и реакция кетонов с азотисто-
водородной кислотой с образованием амидов {реакция Шмидта}.
Перегруппировка оксимов по Бекману — очень общая реакция, ко-
торая исследов'алась в течение длительного периода времени;
N—ОН О
RCR' —> RNH^R'
Протекание реакции могут стимулировать различные протонные и льюи-
совы кислоты. В ранних исследованиях были установлены два важных
аспекта стереохимии реакции, которые йроливают свет на ее механизм:
Во-первых, мигрирует та группа, которая находится в а«т«-положении
к гидроксильной группе, так что в показанной выше структуре мигра-
ция R более предпочтительна, чем миграция R'. Во-вторых, стереохими-
ческая конфигурация мигрирующей группы сохраняется. Эти стереохи-
мические особенности, объясняются гетеролитическим разрывом связи
N—О с одновременной миграцией анти-расположенной группы:
о '
RIXH^R'
Реакция заканчивается-присоединением нуклеофила к образовавшемуся
иону нитрилия и, в конце концов, гидролизом <и таутомерным превраще-
нием в стабильный амид [79, 80].
Перегруппировку могут вызывать самые разнообразные реагенты —
в том числе серная, хлористоводородная и полифосфорная кислоты, пя-
тихлористый фосфор, хлороксид фосфора, арилсульфонилгалогениды.
285
СХЕМА «.6. ПЕРЕГРУППИРОВКИ ПО ЬРКМАНУ
NOH
(1) [82а]
нс:
сщсоон
(Mjb)
NOH
(2) [826]
h2so4
. (71%)
CH3~C=NOH
(3) [82в]
(Ртолуолеульфо-
инлхлорид
--------------т>
пиридин
ЫНСОСНа
Н
(92%)
(4)[82г]
(02%)
Их действие основано на Превращении группы —ОН в более активную
уходящую группу, что облегчает разрыв связи N—О. В определенных
условиях со стадией перегруппировки конкурирует инверсия конфигу-
рации оксима^ Когда такая конкуренция возможна, образуется смесь
амидов. Наименее вероятна изомеризация оксима с последующим .обра-
зованием смеси амидов при обработке оксима пятихлористым фосфором
или сольволизе сложных эфиров оксимов и п-толуолсульфокислоты [81,
82]. При катализе Перегруппировки протонными кислотами более ве-
роятно предварительное установление равновесия изомерных оксимов.
Если одна из групп, R или 1^', может образовать относительно ста-
бильный карбениевый ион, то осуществляется иной вариант перегруппи-
ровки Бекмана. В этих условиях происходит фрагментация молекулы
(подробнее эта реакция рассмотрена в разд. 8.4) :
Кк /)х
V-N —> !<' -р р/—C„.N + 'ОХ
R'Z ’ . ’
Ряд примеров перегруппировки Бекмапа показан на схеме 8.6. По-
дробный обзор реакций, описанных до 1960 г,, опубликован в сборнике
«Органические реакции» [79].
Реакция, идущая с перегруппировкой к электронодефицитному азот-
ному центру1, — термическое разложение азидов кислот — известна как
перегруппировка Курциуса. Первичный продукт реакции — изоцианат,
который в зависимости от использованного в реакции растворителя вы-
деляется или вступает в дальнейшие превращения: “
°
RC—N——> O=C=N—R-RNi
«к
ЩО | ЕГОН
[’ 3 .
Г о 1 о
и . А .
rnh2-j-со2 <— Lrnh—с—ohJ RNH—С—OR'
286
Эту перегруппировку объединяет с перегруппировкой Бекмана сохра-
нение стереохимической конфигурации мигрирующей группы. Обычно
считают, что миграция происходит одновременно с отщеплением азота,
так как реакций, свойственных нитреновым интермедиатам, не наблю-
дается [83]: "
R R
—т c'^N: —>O--C=N—R
о N=N о 'm=N
Температуры, при которых Начинается разложение ацил азидов, до-
вольно низки, обычно около 100 °C [84]. Ацилазиды получают реакцией
азида натрия с активными ацилирующими агентами или диазотирова-
нием гидразидов кислот. Особенно удобным вариантом является обра-
СХЕМА 8.7. РЕАКЦИИ КУРЦИУСА
(1) [85а]
О
.. II
СНз(СНй)иСС1
1. NaNj
2. СвНе, 70 °C
CH3(CH2)i0N=C=O
(2) [856]
(3) [85а]
г- ХаЩ . . + ... +, .
СгН6ООС(СН2)4СООСгН5 ц........>• СГ HsNICHihNHs СГ
2, Cgrlg
СООН
Ph
; О
'. П .
1. ЕЮСС1
2. NaN3
----------->
3. A
4. Н+, Н2О
(4) [85г]
(76-81%}
(е»з%)
< 5) [85д]
Н3СС“2СНз
*^с-соон
Ph
tsoci2, ii,c Чн2сн3
-Пиридин 3 V „
2.NaN3, JP NH2
КСИЛОЛ pf)
287
ботка карбоновой кислоты этилхдорформиатом, приводящая к смешан-
ному ангидриду, который легко реагирует с азид-ионом [85]:
? 0 0 О
CiCOEt, RSN II li NJ [I
RCOOH --------->• RCOCOEt -----> RCN3
0 0
II rcnhnh2 NaNO2, Н+ —— > RCNa
Некоторые примеры использования реакции Курциуса даны в
схеме 8.7.
Другая реакция, которую иногда применяют для превращения кар-
боновых кислот в соответствующие амины с отщеплением диоксида уг-
лерода, — окисление амидов гипобромйтом. Возможно, что промежуточ-
ными продуктами этой реакции являются N-бромамиды [86]:
° О
ййын2 + "ОВг -^-R(3NHBr + “ОН
О Н
II ^“1 _ н-.о
RA£SN^i'^Br*o=c^N‘"R + СОг
Эта реакция известна как перегруппировка Гофмана. Предполагают,
что миграция происходит синхронно с элиминированием бромид-иона.
* Она может использоваться для замещения карбоксильной группы на
аминогруппу, что особенно ценно для синтеза некоторых ароматических
аминов, например [87]:
Вг2. KQH
Карбоновые кислоты и цх эфиры также можно превратить в амины
с потерей карбонильной группы реакцией с азотистоводорощюй кисло-
,той HN3. Она известна каю реакция Шмидта [88]. В этом процессе,
как и в реакции Курциуса, электр оно дефицитный центр возникает в ре-
зультате отщепления азота из азидной группы. Интермедиат образуется
путем присоединения азотистоводородной кислоты к карбонильной
группе. Мигрирующая группа сохраняет свою конфигурацию.
R О
Е*.. +• 11 и+ +
RCOOH + НЫ3—Ыд-NjN^HOGNHR -----> RNH3 +
ОН
Если реакцию Шмидта применяют к «^-ненасыщенным карбоно-
вым кислотам, то продуктом перегруппировки оказывается енамин, ко-
торый гидролизуется до соответствующего кетона (см. реакцию 3 на
схеме 8.8).
Реакцией с азотистоводородной кислотой кетоны превращаются в
амиды, и, следовательно, это другой метод осуществления такого же
превращения, как и при перегруппировке Бекмана;
ООО
II HN3 || ||-
RCR' --> RCNHR' + RNHCR
Факторы, определяющие возможность миграции того или иного ра-
дикала в кетоне не вполне ясны. Это является недостатком данного ме-
тода, так как не всегда удается предсказать состав смеси продуктов
288 ’ ,
СХЕМА 8.8. РЕАКЦИИ ШМИДТА
(1) [88а]
С карбоновыми кислотами и их эфирами
NaN3 г
----——...-> PhCH2NH2
пол ч фос фор ч а а
КДОЛОТА
PhCH2COOH
соон
(2) [886]
С(СН3)3
(3)[88в]
(СН3)3С
^-сн
(СН )\-С0°СНз
^“2 ПЗ/ HgSO^
(6?%)
H-2SO4
NaNs
(93%)
С—О (78%)
С кетонами
(4) [ ввг]
(5)[авд]
(30%)
для несимметричных кетонов. Как и в случае карбоновых кислот, клю-
чевой интермедиат образуется за счет присоединения азотистоводород*
ной кислоты к карбонильной группе. В некоторых случаях разложению
может,предшествовать стадия дегидратации:
о
и ,
RCR
ОН
.ОН
Н+‘
—> R-rC^R'
'N~N=N
—>R'CNHR
-rN=N
о
Н
н2о
R-C-R'
I) +
Если один из заместителей в кетоне способен к образованию стабиль-
ного карбениевого иона, то может осуществляться фрагментация до ни-
трила и карбениевого иона [89—91]:
..J.l . HN-J. 1Г ,
R3CCR ------*-R3CCR —> N=C—Rr + RaC
Некоторые примеры реакции Шмидта даны на схеме 8.8.
ю Зак. 910
589
8.4 РЕАКЦИИ ФРАГМЕНТАЦИИ
Термин «фрагментация»- присвоен реакциям, в которых углеродный
скелет разрывается при возникновении дефицита электронов. Структур-
ным признаком легкой осуществимости фрагментации является присут-
ствие в р-положении к возникающему электронодефицитному центру
атома углерода, который может легко принять характер, карбениевого
иона: -
'У^-С-^З^А-^-Х—>Y=C + С=А + X
' Этот тип реакций реализуется особенно- легко, когда в- у-положении
находится гетероатом, например азот или кислород, с неподеленной па-
рой электронов, способствующий стабилизации нового карбениевого
центра [92]. Фрагментация может проходить как синхронный процесс
’ ' СХЕМА 8.9. РЕАКЦИИ ФРАГМЕНТАЦИИ
Сольволнтическая фрагментация, промотируемая
(2Ияз41
г е т е р о ат о м а и и
(V) [93 В] -
ОН
(4) 193г]
- (5М93Д]
(6) 193е]
Фрагментация нри пе р е г р у пп и ров ке Б.екмана
<эз%)
2S0
или ступенчато. Синхронный механизм характеризуется повышенными
скоростями реакций, он требует геометрии молекул, обеспечивающей
непрерывное перекрывание орбиталей, участвующих в процессе. Напри-
мер, сольволиз 4-хлорпиперидина идет быстрее, чем сольволиз хлорцик-
логексана, и происходит с фрагментацией [93]:
В ряде случаев фрагментация происходит при перегруппировках
по Бекману. Продукты, образующиеся в результате фрагментации,—
карбениевый ион и нитрил:
I I - i
Х^С—C~N-OY->X=C + RC=N + *OY
I V/ U ।
Фрагментация весьма вероятна, если X —атом азота, кислорода или
серы. Она может также осуществляться, когда один из заместителей
в оксиме— третичная алкильная группа. Несколько примеров реакций
фрагментации в условиях перегруппировки Бекмана даны на схеме 8.9,-
Процессы фрагментации могут иметь синтетическое значение как
способ получения одного большого цикла из двух конденсированных
(см., например, реакцию 3 на схеме 8.9) , Было показано, что бороргани-
ческие соединения подвергаются фрагментации, если 3-углеродный атом
несет хорошую уходящую группу [94]. Промежуточно, вероятно, обра-
зуется тетраэдрический интермедиат — продукт присоединения гидрок-
сил-аниона к бору:
85. НЕКОТОРЫЕ СИНТЕТИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ РЕАКЦИИ
КАРБЕНИЕВЫХ ИОНОВ
В данном разделе не рассматриваются скелетные перегруппировки,
которые сопровождают реакция замещения по механизму Syl, так как
реакции этого типа обсуждались в гл. 5 кн. 1. В центре внимания будут
реакции соединений со специфическими структурными особенностями,
которые содействуют изменениям скелета.
Одна из таких реакций — Катализуёмое кислотами превращение
диолов в кетоны. Эту реакцию иногда называют пинаколоновой пере-
группировкой [95]. Классический пример такой реакции — превращение
2,3-диметил бутан диола-2,3 (пинакола) * в метил-т^ет-бутил кетон (пина-
колон) [96]; ... .. . -
НО ОН , Q
II н* II
(СН3)2С—С(СН3)2 -► СНаСС(СН3)3 (67-72%)
* В переводе сохранены английские названия ппнакол и пинаколон вместо укоре-
нившихся в русском языке названий пинакон н пи на колин, окончания в которых не со-
ответствуют химической природе соединений. — Прим, ред.
10*
291
Механизм реакции включает образование карбениевого иона с после-
дующей миграцией заместителя, которой содействует электронодонор-
ный эффект оставшейся гидроксильной группы;
Re+
Н* / \ .
R2C—CR2 ------► RC-----CRj —> RC—CR3 —> RCCR3 + H+
1 1 L ’!*•
HO OH HQfl HO+ О
В некоторых случаях реакция частично проходит через эпоксидный
интермедиат [97]:
’НО^.
r2C— CRa —> Rac-—CRaCR2
¥ °
В традиционных условиях проведения пинаколоновой перегруппи-
ровки гликоль обрабатывают сильной кислотой. При этом более легко
ионизующаяся связь С—О генерирует карбениевый ион, в результате
чего происходит миграция одной из групп от соседнего карбинольного
фрагмента. Как стереохимические особенности, так и «склонность к ми-
грации» могут быть факторами, определяющими степень участия в ми-
грации двух неодинаковых групп.
Другой метод проведения той же самой суммарной перегруппировки
включает синтез моносульфонатиого эфира гликоля. Эти соединения пе-
регруппировываются под действием оснований:
r2c-cr2 св_н>
osoaR'
R
RC—CRa —> RCCR,
rl A , II
”0 (OSO;,R o
Этот метод можно использовать для изменения направления перегруп-
пировки по сравнению с направлением, ожидаемым для катализуемой
кислотами реакции соответствующего гликоля. Например, в случае гли-
колей, содержащих один вторичный и один третичный гидроксил, пред-
почтительнее сульфонируется вторичная группа. Наоборот, в условиях
кислотного катализа легче ионизуется третичный гидроксил. Этот метод
имеет некоторое значение для перегруппировок циклических систем,
особенно при синтезе терпенов (см. примеры 4 и 5 на схеме 8.10).-
Аминометилкарбинолы при обработке азотистой кислотой превра-
щаются в кетоны: '
он он ,он о
I HONO I + *1 + JI
1 R3CCH2NH2------->R2CCH,№N—^RCj-CHa^-RCCHjR
R
Эта реакция используется для получения кетонов с расширением цикла
и известна под названием реакции Тиффено — Демьянова [98]:
<6i%>
Процесс диазотирования приводит к тому же типу р-гидроксикарбение-
вого иона, что и при пинаколоновой перегруппировке. Давно известный
292
СХЕМА 8.10. НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕРЫ ПИНАКОЛОНОВЫХ ПЕРЕГРУППИРОВОК
метод получения требуемых аминометилкарбинолов заключается в" об-
разовании циангидрина с последующим восстановлением;
Триметилсилилцианиды реагируют с кетонами с образованием три-
метилсилильных эфиров циангидринов. Эти соединения можно непо-
средственно восстанавливать до аминометилкарбинолов с помощью алю-
могидрида лития [100]:
о
д
I J+(CH,hSiCN
NC OSi(CHa)3 ОН СН2Шг
Другой метод синтеза аминометилциклоалканолов заключается в вос-
становлении аддуктов нитрометана с циклическими кетонами [101];
293
Диазотирование аминометилциклоалканов также может привести
к расширению цикла, но из-за отсутствия гидроксильной группы, содей-
ствующей перегруппировке, реакция гораздо менее специфична. Обычно
получают смеси алкенов и спиртов, как перегруппированных, так и не-
перегруппироваиных, поэтому реакцию редко применяют в синтезе [98].
Реакции кетонов с диазоалканами инргда приводят к продуктам
с расширенными циклами с синтетически приемлемыми выходами [102].
Реакция осуществляется присоединением диазоалкана с последующим
элиминированием азота и миграцией;
В протонных растворителях, реакция протекает по существу через тот
же самый интермедиат, который участвует в реакций Тиффено — Демья-
нова. Так как продуктом реакции является также кетон, то последующее
присоединение диазометана может привести к высшим гомологам. Наи-
лучщие выходы получают тогда, когда исходный кетон более активен,
чем продукт реакции, поэтому реакция идет хорошо в случае напряжен-
ных кетонов. Можно использовать также и гомологи ди азо метана [103].
Было обнаружено,: что реакция ускоряется спйртовыми растворителями.
Вероятно, этот эффект обусловлен тем, что гидроксильная группа ведет
себя как донор протонов, что облегчает стадию присоединения [104].
Н-*~О—R
он
к~съ:сн2м2 ^-R-C-CH2N=N
к R
j
Побочные продукты, иногда образующиеся в этих реакциях — оксираны,
получающиеся в результате присоединения фрагмента СН2 к карбониль-
ной группе:
\ ° ; X
С—* Ка +• '
R
Внутримолекулярные реакции между диазогруппами и карбониль-
ными центрами можно использовать для созданид бициклических си-
стем, например [105]:
Иногда эффективным методом синтеза циклических соединений яв-
ляется обработка полиолефинов протонными или льюисовыми кисло-
тами. Реакция протекает путем электрофильной атаки; при этом необ-
ходимо, чтобы олефиновый фрагмент, который должен участвовать в
циклизации, был расположен подходящим для этого образом. Напри-
мер, соединение (9) количественно превращается в (10) при обработке
294
муравьиной кислотой. Реакция начинается с протонировання л иониза-
ции аллильной спиртовой группы, например [106]:
Полиолефины с более длинной цепью могут циклизоваться в поли-
циклические системы (в приведенном ниже примере [107] продукт* ре-
акции является смесью четырех изомерных диенов; возможные положе»
ния второй двойной связи обозначены пунктирными линиями)^ ,,
Обычно такие реакции высркостереоселективны, их стереохимиче-
ский результат может быть предсказан на основе конформаций реаген-
тов [108]. Стереохимию продуктов циклизации в декалиновой ряду
можно предсказать, предполагая, что образующееся циклогексановое
кольцо имеет конформацию кресла. Стереохимия сочленения колец со-
ответствует ожидаемой при адты-атаке по участвующей в реакции двой-
ной связи (или связей):
Чтобы реакция имела серьезное синтетическое значение, генериро-
вание катионного участка, с которого начинается циклизация, должно
происходить в мягких условиях. Из числа известных в настоящее время
систем наиболее реакционноспособны аллильные спирты, которые легко
циклизуются в кислой среде. Муравьиная кислота и льюисовы кислоты,
например хлорид олова, оказались эффективными реагентами для цик-
лизации полиолефиновых аллильных спиртов. Ацетали образуют в кис-
лых растворах а-алкоксикарбениевыё ионы и могут инициировать цик-
2S5
лизацию соответствующих полиолефиновых систем [109] (пунктирными
линиями показаны возможные положения двойной связи в образующей-
ся смеси изомеров) ;
Другой важный метод образования требуемого электрофильного участ-
ка — канализуемое кислотами раскрытие эпоксидных колец [НО].
Так как непосредственным продуктом стадии циклизации является
карбепиевый ион, часто оказывается, что продукт реакции состоит из
смеси родственных соединений, образующихся из одного и того же кар-
бениевого иона. Обычно смесь состоит из продуктов захвата карбение-
вого иона нуклеофильным растворителем и алкенов, образующихся при
элиминировании протона. ’ ,
Циклизация полиолефинов имеет существенное значение в синтезе
полициклических продуктов терпенового ряда. Вероятно, эти синтезы
напоминают те процессы, с помощью которых полициклические соедине-
ния конструируются из линейных полиолефинов в природе. Наиболее
эффектным примером биологического синтеза полициклического скелета
из ациклических промежуточных соединений может служить превраще-
ние скваленоксида в стероид ланостерол (ланостерин) и далее в другие
стероиды:
Некоторые примеры лабораторных синтезов, включающих циклиза-
цию полиолефинов, приведены на схеме 8.11. z-
298
СХЕМА 511 РЕАКЦИИ ЦИКЛИЗАЦИИ ПОЛИОЛЕФИНОВ
S Р. McManus (ed.), Organic Reactive Intermediates, Academic Press, New York, NY,
1973.
КАРБЕНЫ
M. Jones, Jr., R. A. Moss, Carbenes, John Wiley a. Sons, New York, NY, 1973.
D. Betkell, Prog. Phys. Org. Chem. 7, 153 (1958).
IP. Kirmse, Carbene Chemistry, Academic Press, New York, NY, 1971 [В. Кирмсе. Химия
карбенов. Пер. с англ./Под ред. Д. Н, Курсанова. М., <Мир», 1966. 324 с.].
НИТРЕНЫ ,
Ж Lwowski (ed.), Nitrenes, Interseience, New York, NY, 1970.
R. A. Abramovitch, E. P. Kyha. in: The Chemistry of the Azido Group, S. Patai (ed.),
Interseience New York, NY, 1971, pp. 331—395. *
G. L'Abbe, Chem. Rev. 69, 345 (1969).
ПЕРЕГРУППИРОВКИ
P. de Mayo (ed.), Molecular Rearrangements, V. 1,2, Interseience, New York, NY, 1963.
B. 5. Thgagarajan (ed.), Mechanisms of Molecular Migrations, V. 1—4, Wiley-Interscien-
ce. New York, NY. 1968—1971.
D. Redmore, C. D. Gutscbe, Adv. Alicyclic Chem. 3, 1 (1971).
297
ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В ТЕКСТЕ
1. J. F. Harrison, Асе. Chem. W 7, 378 (1974)'.
2. R. Gleiier, R. Hoffmann, J. Am. Chem. Soc. 90, 5457 (1968).
3. F. X. Powell, D. R. Lide, J. Chem. Phys. 45, 1067 (1966).
4. L. Andrews J. Chem. Phys. 48, 979 (1968); Andrews, T. G. Carver, J. Chem.
Phys. 49, 896 (1968).
5. P. S. Shell, А. У. Garner, J. Am. Chem. Soc. 78, 5430 (1956).
6. D. Seyferth, J. Y.-P.-Mui, R. Damrauer, J. Am. Chem. Soc. 90, 6182 (1968).
7_ R. A, Moss, in: Carbenes, M. Jones, Jr., R. A. Moss (eds.), John Wiley a. Sons,
New York, NY, 1973, pp. 153—304.
8. D. M. Lemal, E. P. Gosselink, S. D. McGregor. J. Am. Chem. Soc. 88, 582 (1966).
9. W. M. lanes, Al. E. Stowe, E. E. Wells, Jr., E. W. Lester, j. Am, Chem. Soc., 90,
1849 (1968).
10. L. W. Christensen, E. E. Waall, W. At. Jones, J. Am. Chem. Soc. 94, 2118 (1972),
10m W. j. Boron, M. R. DeCamp, M. E. Hendrick, M, /ones, Jr., R. H. Levin, M. B.Sohn,
in; Carbenes M. Jones, Jr., R. A. Moss (eds.), John Wiley a. Sons, New'York, NY,
1973, pp. 1—151.
100. W. R. Bamford, T. S. Stevens, J. Chem. Soc. 4735 (1952).
10a. H. Al. Frey,’Mv. Photochem. 4, 225 (1966),
10г. G. W. Griffin, N. R. Bertoniere, in; Carbenes, M. Jones, Jr., R. A. Moss (eds.), John
Wiley a. Sons, New York, NY, 1973, pp. 318—332.
10th W. Kirmse Carbene Chemistry, Academic Press, New York, NY, 1971, pp. p6—109,
129—149. '
10c. D. Seyferth, Acc. Chem. Res. 5, 65. (1972).
11. Al. Neeman, W. S. Johnson, Org. Synth. V, 245 (1973).
12. F. Arndt, Org. Synth. Il, 165 (1943) [СОП, 2, 174 (1949)].
13. Th. J, de Baer, H. J. Backer, Org, Synth. IV, 250 (1963) ГСОП, 12, 24 (1964)].
14 A A. Moore D. E. Reed, Org. Synth. V, 351 (1973) (СОП, 8, 7 (1958)].
15. W. Al., Jones, D. L. Muck, T. K. Tandy, Jr., J. Am. Chem. Soc. 88, 68 (1966);
W, Al. Jones D. L. Mack, J. Am. Chem. Soc. 88, 3798 (1966); R. A. Moss, J. Org.
Chem. 31, 1082 (1966).
16. L. 1. Smith, X. L. Howard, Org. Synth, ill, 351 (1955) [СОП, 3, 232 (1952)].
17. C, S. Elliott, H. Al. Frey, Trans. Faraday Soc. 64, 2352 (1968); C. D. Gutsche,
G. L. Bachman, R. S. Coffey, Tetrahedron 18, 617 (1962).
18. W. R. Moser, J. Am. Chem. Soc. 91,1135, 1141 (1969).
19. G. M. Kaufman, J. A. Smith, G, G. Van der Stouw, H. Schechter, J. Am. Chem?
Soc. 87, 935 (1965).
20. J. H. Bayless, L. Friedman, F. B. Cook, H. Schechter, J. Am. Chem. Soc. 90, 531
(1968). . . ,
21. E. Schmitz, Dreiringe mit Zwei Heteroatomen, Springer-Verlag, Berlin, 1967,
pp. 114—I2E
22. R. PS. Becker R. O. Bost, >J. Kale, X. R, Bertoniere, R. L. Smith, G. W. Griffin,
J. Am. Chem. Soc. 92, 1302 (1970).
23. T, Do-Minh, A. M: Trozzolp, G. W. Griffin. J. Am. Chem. Soc. 92, 1402 (1970).
24. G. W. Griffin, A. R. Bertoniere, in; Carbenes, V. I, M. Jones, Jr., R. A. Moss (eds,),
John Wiley a. Sons, New York, NY, 1973, pp. 306—318.
25. Л Hine J. Am. Chem, Soc. 72, 2438 (1950); J. Hine, A. At. Dowell, Jr., J. Am. Chem.
Soc. 76, 2688 (1954). . . '
26. G. Kobrich, H. Trapp, X. Flory, JR. Drischel, Chem. Ber. 99, 689 (1966); G. Kob-
rich, H. R. Merkle, Chem. Ber. 99, 1782 (1966).
27. G, L. Class, L. E. Class, J. Am, Chem. Soc. 82, 5723 (1960).
28, W, von E. DoeringdA. K. Hoffmann, J. Am. Chem. Soc. 76, 6162 (1954).
29. G. Kobrich, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 6, 41 (1967).
30. Ж T. Miller, Jr., D. M. Whalen. J. Am. Chem. Soc. 86, 2089 (1964); D. F. Hoeg,
D. !. Lash A. L. Crtimbliss, J. Am. Chem. Soc. 87, 4147 (1965).
31. P. S. Skeli, AL S. Cholod, J. Am. Chem. Soc. 91 6035, 7131 (1969); J. Am. Chem.
Soc. 92, 3522 (1970). . -
32. G. L. Class, R. A. Afo,«, J. Am. Chem. Soc. 88, 4042 (1964).
33. w. E. Farhcun, E. E.Schweizer, Org. React- 13, 55 (1963) [COTT, 13, 66 (1966)].
34. D. Seyeferth, J. At. Burlitck, R. J. Minasz, J. Y.-P. Mui, H. D. Simmons, Jr-,
A. J. H. Treiber, S. R Dowd, J. Am. Chem. Soc. 87, 4259 (1965).
35. D. Seyferth, J. Y.-P. Mui, J. M. Btirlitch, J. Am. Chem. Soc. 89, 49Й (1967).
36. D. Seyferth, D, C. Mueller, R. L. Lambert, Jr., J. Am. Chem, Soc, 91, 1562 (1969),
37, P. S. Shell, R. C. Woodworth, J. Am. Chem Soc. 78, 4496 (1956).
38. R. Hoffmann, J. Am. Chem. Soc. 90, 1475 (1968); R. Hoffmann, D. M. Hayes,
P. S. Skell, J. Phys. Chem. 76, 664 (1972).
38a. R. R. Sauers, P. E. Sonnett, Tetrahedron 20, 1029 (1964) .
386. R. G. Salomon, J. R. Kochi, J. Am. Chem. Soc. 95, 3300 (1973) .
38e. G. L. Class, R. A, Afoss. J. Am. Chem. Soc. 86, 4042 (1964).
38a. D. F. Hoeg, D. L. Lusk. A. L, Crumbliss. J. Am. Chem. Soc. 87, 4147 (1965).
385. D- Seyeferth. D. C. Mueller, R. L. Lambert, Jr.. J. Am. Chem. Soc. 91, 1562 £1969),
38e. D, Seyferih^ D, C. Mueller, J, Am. Chem, Soc, 93, 3714 £1971). ;
298
38ж. L. A. Paquette, S. E. VFilson, R. P. Henzel, G. R. Allen, Ji., J. Am. Chem Sot. M,
7761 (1972).
88з, S. Winstein, /. Sonnenberg, J.<Am. Chem. Soc. 83, 3235 (1961)'.
38u. R. 7. Rawson, I. I. Harrison, J. Org. Chem. 35, 2057 (1970).
38k. J. Nishimura, A'. Kawabata, J. Furukawa, Tetrahedron 25, 2647 (1969).
38л. 7. H.-H. Chan, B. Rickborn, J. Am. Chem. Soc. 80, 6406 (1968).
38.H. U. T. Bhalerao, J. A PLattner, H. Rapoport, J. Am. Chem. Soc. 92, 3429 (1970).
38k. IP. von E. Doering. Af. Pomerantz, Tetrahedron Lett, 961 (1964).
З80. В, M. Trost, R. Al. Cory, J. Am. Chem. Soc. 93, 5572 (1971).
39. A. E. Simmons, R. D. Smith, J, Am. Cherri. Soc. 80, 5323 (1958); 81, 4256 (1959);
H. Ё. Simmons, T. L, Cairns, S. A. Vladachick, С. M. Hotness, Org. React. 20, 1
(1973).
40. E. P. Blanchard, H. E. Simmons, J. Am. Chem. Soc. 86, 1337 (1964); H. E. Sim-
mons, E. P. Blanchard, R. D. Smith, J. Am. Chem. Soc. 86, 1347 (1964).
41. J. H.-H-Chan, B. Rickborn, J. Am. Chem. Soc. 90, 6406 (1968); J. A. Staroscik,
B. Rickborn, J. Org. Chem. 37, 738 (1972).
42. G. A. Russell, D. G. Hendry, J. Org. Chem. 28, 1933 (1963),
; 43. E. Ciganek, £. Am. Chem. Soc. 89, 1454 (1967).
44. 7. £. Baldwin, R. A. Smith, J, Am. Chem. Soc. 89, 188f? (1967).
45. D. B. Richardson, Af. C. Simmons, I. Dvoreizku, J. Am. Chem. Soc. 83, 1934
(19&1). 4 . :
46. W. von E. Doering, L. H. Knox, J. Am. Chem. Soc. 83, 1989 (1961).
46a: R. H. Shapiro, J. H. Duncan, 7. C. Clopion, J. Am; Chem. Soc. 89, 1442 (1967).
466. W. Kirmse, G. Wachterschauser, Tetrahedron 22, 63 (1966).
46e. 7*. Sasaki, S. Eguchi, T. Kirtyama,]. Am. Chem., Soc. 91, 212 (1969).
46г, A. R- Ghatak, S. Chakrabarty, J. Am. Ch еда. Soc. 94, 4756 (1972).
465, A A. Paquette, S. E. ‘Wilson. R. P. Henzel, G. R. Allen, Jr., J. Am. Chem. Soc. 94,
7761 (1972).
47. J. IP. Wilt, W. J. Wagner, J. Org. Chem. 29, 2788 (1964).
48. H- Philip, J. Keating, Tetrahedron Lett., 523 (1961).
49. G. Kaufmap, F. Cook, H. Skechier, J. Bdyless, L. Friedman, J, Am. Chem. Soc. 89,
5736 (1967).
50. R. H. Shapiro, Af. A. Heath, J. Am. Chem. Soc. 89, 5734 (1967).
50a. л. E. Zimmerman, G. A. Epling, J, Am. Chem. Soc. 94, 8749 (1972).
506. W. L, Scott, D. A. Evans, J. Am. Chem. Soc. 94, 4779 (1972). :
50e. IP. G. Dauben, Af. E. Lorber, N. D. Vietmeyer, R. H. Shapiro, 7. H. Duncati, К To-
mer, J. Am. Chem. Soc. 90, 4762 (1968).
50г. 7. E. Baldwin, Af. S. Kaplan, J. Am. Chem, Soc. 94,: 668 (1972).
51. IP. Af. Jones, J. IP. Wilson, Jr... F. B. Tutwiler, J. Am. Chem. Soc. 85, 3309 (1963).
52. IP. R. Moore,H. R. Ward, J. Org. Chem. 25, 2073 (1960).
53. G. A Class, L, E. Class, W. A. Boll, J. Am. Chem. Soc. 85, 3796 (1963).
54. E. J. York, w. Diifmar, J. R. Stevenson, R. G, Bergman, J. Am, them. Soc. 95,
5680 (1973).
55. F. D. Lewis, IP. H. Saunders, Jr., in: Nitrenes, W. Lwowski (ed.), Ictrescienee, New
f York, NY, 1970, pp. 47—98.
56. P. A. S. Smith, in; Nitrenes,. W. Lwowski (ed.), Inferscience, New York, NY, 1970,
pp. 99- 162. ‘
57. IP. Lwowski, in: Nitrenes, W. Lwowski (ed.), Interscience, New York, NY, 1970
pp. 185—224,
58. D. S. Breslow, in: Nitrenes, W. Lwowski (ed,), Interscierice, New York, NY, 1970,
pp. 245—303; R. A. Abramoviich, R. G. Sutherland, Fortschr. Chem. Forsch. 16, 1
(1970),
59. R. M. Moriarty, R. C. Reardon, Tetrahedron 26, 1379 (1970); R. A. Abramoviich,
E. P. Kyba, ,L Am. Chem. Soc. 93, 1537 (1971); R. Л1. Moriarty, P. Ser ridge, J. Am.
Chem. Soc. 93, 1534 (1971).
60. P. A. S. Smith, В. B. Brown, J. Am. Chem. Soc. 73, 2435, 2438 (1951); J. S. Swan-
ton, T. J. ikeler, В. H, Williams, J. Am. Cherri. Soc. 92, 3103 (1970).
61. IP. Lwowski, Angew. Chem. Int Ed, Eng), 6, 897 (1967).
62. О. E. Edwards, in: Nitrenes, W. Lwowski (ed ), Interscience, New Ydr, NY, 1970,
pp. 225—243.
63. L Brown, О. E. Edwards, Can. J. Chem. 45, 2599 (1967).
64. D. S.Breslow, Af. F. Sloan, N. R. Newburg, IP. B. Renfrow, J. Am. Chem. Soc. 91,
2273 (1969).
65. R. A. Abramoviich, G. N. Knaus, V. Umd, J. Qrg. Chem. 39, 1101 (1974).
66. IF. E. Bachman, IP. S. Struve, Org. React, 1, 38 (1942) [OP, 1, 53 (1948); Л. Л. Ро-
дина, И. К Коробицина, .Усп, химии, 36, 611 (1967)].
67. 3. A. Matlm, р. G. Sarnnies, j, Chem. Soc. Perkin Trans, 1, 2623 (1972); J, Fen-
wick, G. Frater, K- Ogi, 0. P. Sirausz, J. Am. Chem. Soc. 95, 124 (1973).
68. У. Yukawa. T. Ibata. Bull. Chem. Soc. Jpn. 42, 802 (1969).
69. У. Yukawa, Y. Tsuno, T. Ibaia. Bull Chem. Soc. Jpn, 40, 2613, 2618 (1967); W. Ju-
gelt, D. Schmidt, Tetrahedron 25, 969 (1969).
69a . Al. S. Newman, P. F. Beal, Hl, J. Am. them, Soc. 72, 5163 (1956).
299
695. V. Lee,.M S. Newman, Org. Synth. 50, 77 (1970J.
69s. E. D. Bergmann, E. Hoffmann, J, Org. Chem, 26, 3555 (1961).
69г. К, В. Wiberg, В. A. Hess, Jr,, J. Org. Chem. 31, 2250 (1966).
69d. J. Meinwald, P. G. Gass man, J. Am. Chem. Soc. 82, 2857 (I960).
70. A. 3, Kende, Org. React. 11, 261 (I960); А. А. Ахрем, T. К. Устынюк, Ю. А. Ти-
тов, Усп, химии, 39, 1560 (1970). ,
7С Л G. Bardwell, R. G. Scamehorn, W. R. Springer, J. Am. Chem. Soc. ‘91, 2087
(1969); F. G. Bardwell, J, G. Strong, J. Org: Chem. 38, 579 (1973).
72. E. W. Warnoff, С. Af. Wong, W. T. Tai. J. Am. Chem. Soc. 90, 514 (1968).
73, P. B. Loftfield, J. Am. Chem. Soc. 73, 4707 (1951).
. 74. C. Rappe, L. Knulsson, N. J. Turro, R. B, Gagosian, J. Am. Chem. Soc. 92, 2032
(1970).
75. F. G. Bordweil. M. W. Carlson, J. Am. Chem. Soc. 92, 3377 (1970).
76. H. 0. House, F. A. Richey, Jr., J. Org. Chem, 32, 2151 (1967).
76a. S. Sard, M. S. Newman, J. Am. Chem. Soc. 78, 416 (1956).
766. P. W. Goheem W. R. Vaughan, Org. Synth. IV, 594 (1963) [СОП, 11, 42 (1961)1.
76в. E. W. Garhisch, Jr., J. Wohllebe, J. Org. Chem. 33, 2157 (1968).
76г. R. J. Stedman, L. S. Miller, L D. Davis, J. R. E. Hoover, J. Org. Chem. 35, 4169
(1970 ). ,
77. L. A. Paquette, Дсс. Chem. Res. I, 209 (1968); L. A. Paquette, iti; Mechanisms of
Molecular Migrations, V. 1, B. S. Thyagarajan (ed:), Wiley-In terscience, New York,
NY, 1968, Chap, 3.
78. L. A. Paquette J. C. Philips, R. E. Wingard, Jr., J. Am. Chem. Soc. 93, 4516 (1971).
79: I. G. Donaruma, IF. Z. Heidi, Org. React. 11, 1 (1960) [OP, 11, 7 (1965)];
P. A. S. Smith, Open Chain Nitrogen Compounds, V. II, W. A, Benjamin, New
York, NY, 1966. pp. 47—54.
80. P. A. S. Smith, in: Molecular Rearrangements, V. I, P- de Mayo (ed.), Interseience,
New York. NY, 1963, pp. 483—507.
84. R. F. Brown, N. M van Gulick, G. H. Schmid, J. Am. Chem. Soc. 77, 1094 (1955).
82. J. C. Craig, A. R. Naik, J. Am. Chem. Soc. 84, 3410 (1962).
82a. R. F. Brown, N. Al. van Gulick, G. H. Schmid, J. Am. Chem. Soc, 77, 1094 (1955).
826./. G. Hildebrand, Jr., M. T. Bogert J. Am. Chem. Soc. 58, 650 (1936).
82e_R. K. Hill. О. T. Chortyk, J. Am. Chem. Soc. 84, 1064 (1962).
82г. R. A. Barnes, M. T. Beachem,J. Am. Chem. Soc. 77, 5388 (1955). ,
83. S. Linke, G. T. Tisue, W. Lwowski- J. Am. Chem. Soc. 89, 6308 (1967)'.
84, P. A. S. Smith, Org. React 3, 337 (1946) [OP, 3, 322 (1951)]; p. A. S. Smith,
Open Chain Nitrogen Compounds, V. 2, W. A. Benjamin, New York, NY, 1966,
pp. 219- 221. - . —
85. J. Weinstock, J. Org. Chem. 26, 3511 (1961).
85a. C. F. H. Allen, A. Bell, Org. Synth, HI, 846 (1955) [СОП, 3, 432 (1952)].
856. P. A. $. Smith, Org. Synth 1V, 819 (1963).
85e. J. Schreiber, W. Leimgruber, Al. Pesaro, P. Schudel, T. Threlfalt, A. Eschenmoser,
Helv. Chim. Acta 44, 540 (1961).
85г. C. Kaiser, J. Weinstock, Org. Synth. 51, 48 (1971).
855. D. J. Cram. J. S. Bradshaw J. Am. Chem. Soc 85, 1108 (1963).
86. E. S. Wallis, J. F. Lane, Org .React 3, 267 (1946) [OP, 3, 255 (1951)].
87. G. C. Finger L. D. Starr, A. Roe. W. J. Link, J. Org. Chem. 27, 3965 (1962).
88. H. Wolff, Org. React. 3, 307 (1946) [OP 3, 293 (1951)]; P. A. S. Smith, in: Mole-
cular Rearrangements, P. de Mayo (ed.), V. 1, Interseience, New York; NY, 1963,
pp. 507—527.
B8a. R. M. palmere, R. 7. Conley J, Org. Chem. 35, 2703 (1970).
886. J. W. Elder, R. P. Mariella, Can. J. Chem. 41, 1653 (1963).
88s. B. D. Mookherjee, R. W. Trenkle, R. P. Patel, J. Org. Chem, 36, 3266 (1971).
88г. T. Sasaki, S. Eguchi, T. Torn, J. Org. Chem. 35, 4109 (1970).
885. E. J. Moriconi, Al, A. Stemniski, J. Org. Chem. 37, 2035 (1972).
88e. L. A. Paquette, Al. R. Scott, J. Org. Chem. 33, 2379 (1968).
89. R. K- Hill, R. T. Conley, О. T. Chortyk, J. Am. ‘Chem. Soc. 87, 5646 (1965).
90. R. Al. Palmere, R. T. Conley, J. L. Rabinowitz, J, Org. Chem. 37, 4095 (1972),
91. R. T. Conley, В. E. Nowak, J. Org. Chem. 26, 692 (1’961).
92. C. A- Grob, Angew. Chem. Ini Ed. Engl. 8, 535 (1969). 1 ,
93. R. &Arcy, C. A. Grob, T. Kafjenberger, V. Krasnobafew, Helv. Chim. Acta 49, 185
(1966).
Эва./. A. Marshall, S. F. Brady, J, Org. Chem. 35, 4068 (1970).
936. J.iA. Marshall, J. H. Babler, J. Org. Chem. 34, 4186 (1969).
93а. J. A. Marshall, W. F. Huffman, J. A. Ruth, J. Am. Chem. See. 94, 4691 (1972).
93г. R. T. Conley, R. J. Lange, S. Org. Chem. 28, 210/(1963).
93Л A. Hassner, IF. A. Wentworth, J. H. Pomerantz, J. Org. Chem. 28, 364 (1963).
93e. Af. Ohno, I. Terasawa, J. Am; Chem. Soc. 88, 5683 (1966).
94. J. A. Marshall, G. L. Bundy, Chem. Commun., 854 (1967); P. S. Wharton, C. E. Sun-
din, D. W. Johnson, H. C. Kluender, J. Org. Chem. 37, 34 (1972).
95. C. J. Crflins. Q. Rev. Chem. Soc. 14, 357 (I960).
96. G. A. Hill, E. IF. Flosdorf, Org. Synth. I, 451 (1932) [СОП. 1, 340 (1949)].
3G0
97. S. Wold, Acta. Chem. Stand. 23, 1266 (1969).
97a. H. E. Zatigg, M. Freifelder, B. W. Horrorn. J. Org. Chem. 15, 1191 (1950).
976.7 . £. Horan, R. IT. Schiessler, Org. Synth. 41, 53 (1961) [СОП, 12, 76 (1964)].
97a. f. 7. Moriconi, F. Г. Wattenberger, L. P. Kuhn, W. F. O'Connor, J. Org. Chern. 22, j
1651 (1957),
97г. G. BUchi, W. Hofheinz, I, V. Paukstelis, J. Am. Chem. Soc. 88, 4113 (1966).
97d.i).-A MacSweeney R. Ramage, Tetrahedron 27, 1481 (1971).
98. A A. S. Smith, D. R. Baer, Org. React. 11, 157 (1960) [OP, 11, 167 (1965)].
99. F. F. Blicke, J. Azuara, N. J. Dorrenbos, E. B. Hotelling, J. Am. Chem. Soc. 75,
5418 (1953).
100. D. A. Evans, G. L. Carroll, K. Truesdale, J. Org. Chem. 39, 914 (1974).
lOt. IP. E. Noland. J. F. Kneller, D. E Rice, J. Org; Chem. 22, 695 (1957).
102. C. 0. Gutsche, Org. React. 8, 364 (1954) [OP, 8, 469 (1956)].
103. 7. A. Marshall, /. Partridge, J. Org. Chem. 33, 4090 (1968).
104. 7. N. Bradley, G. IP. Cowell, A. Ledwith, J. Chem. Soc. 4334 (1964).
105. C. p. Gutsche, D. M. Bailey, J. Org, Chem. 28, 607 (1963).
106. IP. S. Johnson, P. J. Neustaedier, К- К Schmiegei, J. A tn. Chern. Soc. 87, 5148
107. ta7. s? Johnson, N. P. Jensen, J. Hooz, E. J. Leopold, J. Am. Chem. Soc, 90, 5872
(1968).
108. r..S. Johnson, Ace. Chem. Res. 1, 1 (1968).
109. A. van der Gen, K. Wiedhaup, J, J. Swoboda, H. C. Dunathan, W. S. Johnson, J.
Am, Chem. Soc. 95, 2656 (1973). ,
1.10. E, E. van Tamelen, R. G. Nadeau, J. Am. Chem. Soc. 89, 176 (1967).
110a. 7. A. Marshall, N. Cohen, A. R. Hochstetler, J. Am. Chem. Soc. 88, 3408 (1966).
1106. W. S. Johnson, T. K. Schaaf, Chem. Commun. 611 (1969).
J1 De. E. E. van Tamelen, R. A. Hollon, R. E. Hopla, W. E. Konz, J. Am. Chem. Soc. 94,
8228 (1972).
110г. В. E. McCarry, R. L. Mctrkezich, W. S. Johnson, J. Am. Chem. Soc. 95, 4416 (1973).
ЗАДАЧИ
(Литература к этим задачам приведена на с. 439)
— 8.1. Укажите продукты, ожидаемые в следующих реакциях:
(а) 0 [] 1. СЩИ, 1 / СС1 2. AgaO. Н2(Э
(б) —N нагревание \нС(СНз)з ннтробе“°*
(в) HjCs >Н CuOOCCFs )с=с; 4- NsCHCOOCaHs —> н/ хсн3 О Вг -
(г) PhCH-jC—СНСНз 4- СН3СНгО‘ —>
(А) .CHr-NHs ft тков Cli3COOH
(е) /кД + сн3о^
(ж) К* “OCfCFfgh PhC=CPh 4- PhCHClj > ОН
(3) н- 1 X. 1 , 1 ZS StiCl4. CHsCi2 (CHa)3SiO/^x\CHsCHaC=CCHaCH2—A i > . A Y CHa
—- 8.2. Для каждого из приведенных ниже карбенов синглетное основное состояние
предсказано либо в результате качественных структурных соображений, либо.на осно-
вании теоретических расчётов. Укажите, какие структурные особенности в каждом слу-
чае могут привести К стабилизации синглетного состояния, j
О
(б) CHsCHjOCCH (г) CHaN^ ^NCH3
С1
— 8.3. Облучение дифеяилдиазометана в 3-метилбутене приводит к трем основным про-
дуктам. Объясните образование каждого из них. s
Ph2CN2 + CHj=CHCH(CH3), —►
снэ
—> нгс-----CHCH(CHa)a4-PhaCHCCH=CH1-j-PhaCHCH;lCH=C(CHi)i
CPh- СНз
— 8.4. Гидроксильная группа в грднс-циклооктен-3-оле определяет стереохимию реак-
ции этого соединения с реактивом Симмонса — Смита. Используя модели, предскажите
стереохимию образующегося продукта.
— 8.5. При обработке (CHsSy^CeNNHSOgAr гидридом натрря в тетрагидрофуранё в
присутствии трифенил фосфина образуется желтая суспензия-. Прибавление п-нитробен-
зальдегнда ,к реакционной смесн приводит к соединению (11) с выходом 64%. Объяс-
ните происходящее.
CH=C(S CH,),
И
'•—&6. Предложите механизм для каждой из следующих реакций.
МОН
(в)
сн2=сн(снЛ,сн
362
(ж)
кон
HSO, ЮО°С
280 °C
(з) NaC(COOCHa)n CHi₽CHCOOCH»
(CH3)3CCCHa-J- SO3 —> (СНа)гС—С(СНэ)г
А °с>
so,
— 8.7. Реакции атомарного углерода в его основном состоянии с алкенами ана-
логичны реакциям простых карбенов, при этом образуются спиропентаны;
Обсудите тот факт, что реакция атомарного углерода с транс-бутеном-2 дает три диа-
стереомерных тетраметилспиропентана в соотношении 38 : 37 : 25, тогда как реакция
с час-Зутеном-2 приводит к двум диастереомерным тетр а метилен иропентанам в равных
количествах. Один из продуктов реакции стране-буте но и-2 идентичен одному из про-
дуктов реакции с фгс-бутеном-2. '
— 8.8. Обсудите сущность соотношений между стереохимией субстрата и составом про-
дуктов реакций, показанных ниже:
— 8.9. Стереоизомерные хлор дека лрны (12) и (13) образуют различные смеси продук-
тов ври обработке метилатом натрия в диметоксиэтане. Обсудите этот результат с точ-
ки зрения существования биполярного и цикло пр опаков ого интермедиатов в перегруп-
пировке Фаворского.
303
— 8.10. Пиролиз натриевой соли п-толнлсульфоннлгндразона бензальдегида дает тел-
тафульиален (14);
Na*
Фотолиз м- или п-толилдиазомётанов приводит к смеси "продуктов, содержащей стирол
и бензоциклобутён:
Те же продукты образуются при пиролизе п-толилсульфонилгидразоиово-.м-жяи
л-мстил бензальдегид а. Предложите механизм, который мог бы объяснить эти скелет-
ные перегруппировка. Согласуется ли какой-нибудь из предложенных Вами механиз-
мов с результатами следующего исследования с применением изотопных меток:
Na+
—CH=NNSOtC,HI
СН=СНг
— 8.11. Какие основные продукты должны образоваться при фотолйзе-тшклопеитея-З-
илди азометана? ,, - ,
— 8.12. Альдегид (15) был превращен в и-толилсульфо нялгидр а зон и далее в соответ-
ствующую натриевую соль, которая затем была подвергнута пиролизу. Было выделено
два продукта. Напишите возможные структуры продуктов пиролиза.
НзС
СНз
1
СН3С=ССНО
I
н
снг
Н3С СНз
15
— 8.13. Предложите карбеновый или карбеноидный интермедиат, который мог бы при-
вести к образованию каждой из показанных ниже напряженных циклических структур.
Приведите практический способ синтеза подходящих исходных соединений дза генери-
рования таких интермедпатов
(а.)
.СООСН3
СООСНз
S04
— 8.14. Ниже схематично представлено несколько многостадийных синтезов. Какими
реагентами или цепочками реакций можно осуществить Помеченные буквами стадии?
Для осуществления каждого из обозначенного буквой превращения может потребо-
ваться от одной до трех стадий.
НО он <•> 0-0 1.R3S1CI / \/ \ -- a.N-броМсукциннмид / \ / *3.RO" \ ' У-NH^ f 4.C6HuLi ндД с4н9 Ън СООН fOT К (6) JJjOJ (в) Х%Нз Sf'CHg ><L о о О рЙОгСИз изу 1 (г) 0^ j 4> (н^о j ди., сн3 Н-С, снго„ и) ... JfJL ’А> ’ СК2=НС'Аху^СН3 с сн3 НзС СНз А. .СН3СН=С(СНз)2 J > р Сэ .СГ^^СН^СНз . . о \/ \ в > Но C4Hs С4НЭ ОН ' I' \/ 'ч гЛ/ \ —NH^ ( if) \ C4HS ОН НОЦ С4Н9 ОН о 1» несколько НО. ^.<г-~,хчДпь. 2 стадий ^Tf NCPh. 3 Н3С Ой \V н С г СНз НзС ОН LXH \ ! / H3C-VcH3 СНз >Ч^г(сн3)г _- он ' ,^(снз)й? X J °н
305
— 8.15» Удобный метод синтеза неопентилового спирта заключается в перемешиваний
ди изо бутилена (2,4,4-триметйл11ентена^1) с водным раствором пероксида водорода в
‘ концентрированной се’рной кислоте. Органический слой отделяют п перемешивают с до-
полнительным количеством серной кислоты. Перегонка образующегося йри этом органи-
ческого слоя дает неопентиловый спирт с выходом 40%. Опишите реакции, идущие при
этом методе синтеза.
— 8.16. Предложите способы синтеза желаемого продукта из указанного исходного
веществе и других легко доступных соединений. В некоторых случаях может потребо-
ваться бодьще одной стадии.
(a) Il из ®енз0лз
Х=/ \СООСНз
о
г-д CH;;CH’;>CsN'
L-V4COOCsHe
Хи) №С(СНг)7СН=О *из ’ Цйклооктена
— 8.17. Напишите структуру ожидаемого продукта перегруппировки Фаворского для
соединения £16) j
' О
BrJ
' Г СНз° т
ь 1Й
Экспериментально было обнаружено, что этот кетон в зависимости от условий реакции
может перегруппировываться либо через цнклолропаноновый интермедиат, либо по се-
мибензильному механизму. Придумайте два эксперимента, которые позволили бы Вам
определить, какой механизм действует в каждом наборе условий*
ГЛАВА 9
РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ
Эта глава посвящена превращениям функциональных групп в про-
изводные с более высокой степенью окисления. Для обсуждения из-
браны реакции, которые имеют наиболее общее значение в органическом
синтезе. Материал данной главы охватывает гораздо более широкий
круг различных механизмов, чем это было в большинстве предыдущих
глав. Вследствие такого разнообразия механизмов данная глава по-
строена по принципу осуществляемых в реакции превращений функцио-
нальной группы. Этот способ систематизации материала облегчает срав-
нение методов, пригодных для реализации данного синтетического пре-
вращения, но он имеет и нежелательное последствие — рассеяние реак-
ций конкретного окислителя, например перманганат-иона, по несколь-
ким разделам. В целом окислители сгруппированы в три класса: про-
изводные переходных металлов; кислород, озон и пероксиды; другие
окисляющие агенты. • • .
9.1. ОКИСЛЕНИЕ СПИРТОВ В АЛЬДЕГИДЫ, КЕТОНЫ
И КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
9.1.1. ОКИСЛИТЕЛИ НА ОСНОВЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Из окислителей на основе переходных металлов, пожалуй, наиболее
часто применяются соединения Crlv. Преобладающая форма CrVI в вод-
ных растворах зависит от концентрации и pH среды. Мономерный кис-
лый хромат-ион существует в разбавленных растворах; при увеличении
концентрации преобладающей формой становятся дихромат-ионы:
о о о
11 fl II
2НО—Сг—О- ч=* 'О—Сг—О—Сг—О Ч-Н2О
Степень протонирования этих ионных частиц зависит от pH среды. При
растворении СгОз в гидроксил содержащих органических растворителях
хром существует в растворах в форме частиц, являющихся по существу
эфирами хромовой кислоты [1]:
о о
* СНзСООН + СгОз —> СНзСООСя—ОН СН3СООСгООССН3
А . А
О о
Л 1 .11
(СНЭ)ЭСОН+СгОэ —•> (СНзЬСОСг—ОН (СН3)3СОСгОС(СНа)3
... А А
В пиридине хром присутствует в виде комплекса со связью Ст—N:
о
C^N-J-OrOs —> L—О'
/ \=/ 11
О
308
Степень окисления хрома в каждом из этих соединений равна
шести, они являются мощными окислителями. Однако конкретная сте-
пень активности зависит от природы растворителя и той формы, в ко-
торой находится хром, поэтому можно достичь значительной селектив-
ности путем выбора определенного реагента и подбора условий реак-
ции. Окислители на основе СгОз чаще всего вызывают превращение
спиртов в соответствующие кетоны или альдегиды. Предполагают, что
окисление спиртов проходит по механизму, изображенному ниже:
R3CHOH + него; + Н+---Н?2СНОСгО3Н 4- НВО
R3p-OCrO3H r2c*O + НСгОз + Н+
Н
Кинетика реакции- указывает также на участие дополнительного про-
тона в образовании переходного состояния, определяющего скорость
реакции. При замещении а-водорода на дейтерий наблюдается большой
изотопный эффект; этот факт важен При решении проблемы идентифи-
кации стадии, лимитирующей скорость реакции [2]. Образующийся при
этом четырехвалентный хром неустойчив; эти частицы способны далее
участвовать в окислении. Рассматривались и другие схемы реакции, и
хотя этот вопрос по-прежнему остается объектом активных исследова-
ний, предполагают, что часть субстрата окисляется через свободнора-
дикальный интермедиат, образующийся в результате Окисления четы-
рехвалентным хромом [3—6]:
Я,СНОН Н2СЮг 4- ЗН* —> R2C0H + Сг8* 4- ЗН2О'
RSCOH 4- Н2СгО4 —> R2C=Q 4- НСгО3 4- НгО
RaCHOH 4- НСгОз + ЗН* —> R2C=O 4- Сг+4-ЗН2О
В случае субстратов, которые могут образовывать относительно ста-
бильные радикалы путем гомолитической фрагментации в а-положении
к гидроксильной функции, такой процесс конкурирует с нормальным
окислением. Можно предположить, что этот процесс идет через алкок-
сильный радикал, образующийся при одноэлектронном окислении;
Н
in
PhC~CH2Ph------ PhCH 4- -CH2Ph
H II ,
Ср о
При препаративном окислении спиртов с помощью хрома(VI) ис-
пользуют разнообразные условия. Наиболее удобно прибавление кис-
лого водного раствора, содержащего хромовую кислоту (известного как
реактив Джонса), к ацетоновому раствору соединения, подлежащего
окислению. Обычно окисление происходит довольно быстро, и переокис-
ление можно свести к минимуму; Восстановленная соль хрома часто
осаждается, ацетоновый раствор можно декантировать, что облегчает
обработку^ В качестве примеров применения такой методики приведены
реакции 2 и 5 на схеме 9.1.
Комплекс СгО3 с пиридином оказался полезным в тех случаях, ко-
гда в молекуле есть другие функцией ал ньые группы (особенно двойные
углерод-утлеродные связи), восприимчивые к окислению под действием
хрома (VI) [7], или там где молекула субстрата чувствительна к кисло-
там. Этот реагент нашел особенно широкое применение в химри стерои-
дов [8]. В последние годы методика окисления, основанная на использо-
вании комплекса СгОз с пиридином, введенная в практику Коллинзом
зов
СХЕМА S.I. ОКИСЛЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ Crvl
(1) [6а]
(2) [66];
(3) [6s]
Окисление растворами хромовой кислоты
Н3Сгб4
СН3СН2СН2ОН 1 -> СНзСНзСНО (45-49%)
nau
(6) [бе]
(7) [6ж]
Окисление комплексом оксрд д р о м а (VI) — и п р и д и и
CrOj — пиридин
0Н ' СН3С13
О (98%)
(69%)
СНз СН3
| । СгОз — пиридин |
* CHSCH2CH(CH2)4CH2OH ------——------> СНзСН2СН(СНз)4СНО
(9); [6а]
СНз
СгОз— пиридин
(10) [бк] СНз(СНа)зСН2ОН '> СН3(СНа)6СНО (70-84%)
;[9], получила довольно широкое признание. Комплекс СгОр — пиридин
выделяют и растворяют в дихлорметане. При использовании избытка
реагента окисление простых первичных и вторичных спиртов завершается
полностью в течение нескольких минут с образованием соотагетственно
альдегидов или кетонов с высокими выходами. Эксперимеятальцую pa-
боту можно еще более упростить, если исключить из методики вмделеаие
комплекса [10]. Оксид хрома (VI) прибавляют £ пиридину в дихлбрме-
тане. Последующее введение в этот раствор спирта приводит к быст-
рому его окислению с высокими выходами. Прекрасные результаты, по-
дученные при использовании комплекса СгОз с пиридином в дихлорме-
тане, о которых сообщалось в литературе, демонстрируют примеры 6—-10
на схеме 9.L
СХЕМА В.2. ОКИСЛЕНИЕ СПИРТОВ ОКСИДОМ МАРГАНПА(1У)
(1) ИЗЯ]
СНаОН
(2) [136]
(3) [13в]
(4) [13г]
(5) [133]
МпОз
PhCH=CHCH2OH -----> PhCH=CHCHO (?G%>
|\ МлОа
Р>—СНгОН ----->
ОН О 0 0
I . 1Г мдо2 II II
СН3СНгСН—ССНгСНа -----» СН3СН5С—ССН,СН3
СНз ОН
| I МпО2
СН=С—С=СНСН=СН—СНСНа —*
CH, О
—► СН=С—С=СНСН=СН—icHa (574» '
При использовании в качестве реагента комплекса СгОз с пириди-
ном, ио-видимому, исключается побочная реакция, которая приводит
к образованию эфиров и может стать конкурирующим процессом при
окислении первичных спиртов. Эфиры образуются тогда, когда альдегид
образует полуацеталь с непрореагировавшим спиртом [11];
ОН
f RCH2OH4-J?CH=O 4=fc RCH2O—^HR
ОН о
I crvi ||
RCH2O—CHR ----->- RCHjOCR
Механизм окисления полуацеталя вероятно аналогичен механизму окис-
ления простых спиртов. .
Перманганат калия редко применяется для окисления спиртов в ке-
тоны и а^дегиды. Этот реагент менее селективен, чем хром (VI); здесь
серьезную проблему представляет переокисление. Однако широкое при-
менение нашел оксид марганца (IV). Этот реагент действует предпочти-
тельно на аллильные и бензильные гидроксильные группы и, следова-
тельно, в Известной степени обладает селективностью. Активность МпО^
[12] зависит от способа приготовления. Оксид марганца(Щ) осаждают
при реакции MnSO+ с КМпО$ и NaOH. Активность полученного про-
дукта зависит от степени высушивания; рекомендуется азеотропная
сушка реагента бензолом [13]. Различные классы спиртов, наиболее
восприимчивых <к окислению под действием МпОг, иллюстрирует
схема 9.2.
Другой реагент; который пригоден для окисления спиртов до кето-
нов,—оксид рутения (VIII). С помощью этого реагента удалось до-
биться, например, успешного окисления соединения (1) в (2) [14] после
ряда неудач с другими методиками;
Однако это сильнодействующий окислитель, он легко атакует двойные
углерод-углеродные связи рб].
311
9.1.2. КИСЛОРОД, ОЗОН И ПЕРОКСИДЫ
Спиртовая функциональная группа не реагирует достаточно быстро
с кислородом и пероксидами. Спирты взаимодействуют с озоном, но на
этой основе не создано каких-либо ценных препаративных методов.
9.1.3. ДРУГИЕ ОКИСЛИТЕЛИ
Разработан ряд весьма ценных методик окисления спиртов до ке-
тонов с участием диметилсульфоксида и какой-либо электрофильной
молекулы, в частности дициклогексилкарбодиимида, уксусного ангид-
рида или оксида серы (VI) [16]. В первоначальных работах использо-
вали систему ДМ.СО—дициклогексил кар боди имид [17]. Этот метод
наиболее полезен для окисления таких молекул, которые очень чувстви-
тельны к более сильным окислителям и, следовательно, не допускают
применения других методов. Механизм окисления заключается в обра-
зовании интермедиата (3) в результате нуклеофильной атаки ДМСО на
карбодиимид с последующим взаимодействием образующейся частицы
со спиртом. Основной движущей силой реакции служит превращение
карбодиимида в мочевину с образованием амидной карбонильной
группы [18]:
: NHR .
I
С
Л. н+' НгСНОН VNR
RN=C=NR » RNH—C=NJ? -......> RgCH—Ck |У < ---—*
I | + , ч />Н -RNHCNHR
O-S(CH3)2 ^CH2 о
S(CH3)a 3
-Ч-* p2cTo—------------->R,C=O + (CH3)2S
H
Для активации ДМСО к нуклеофильному присоединению пригодны
Ъ другие электрофильные частицы. Определенные преимущества, по-ви-
димому, имеет метод, основанный на использовании для этой цели ком-1
плекса пиридина с SOa [19]. Для этой реакции можно написать меха-
низм, подобный установленному для циклогексилкарбодиимидной си-
стемы:
ИгСНОН1
—“——*
—*-* R2 СуОД-S (СНа)г--* Н2С=»О + S(CH3)2
Н ‘
Из других реагентов, способных активировать ДМСО к нуклеофильной
атаке, можно упомянуть уксусный ангидрид [20] и оксид фос-
фора(У) [21].
Для окисления спиртов в особенно мягких условиях можно исполь-
зовать метод, механизм которого аналогичен ди метил сульфоксидному.
Реакцией с N-хлор сукцинимидом диметилсульфид превращают в суль-
фониёвое производное, которое легко реагирует со спиртами с образо-
ванием алкоксисульфониевых солей того же типа, что и участвующие
312
в реакции с ДМСО. В присутствии слабого основания окисление завер-
шается элиминированием диметилсульфида [22]:
О
+ Иг СИОН
N—Cl + (CH^JjS “—►(CHaJoS" Cl *
О
---►r2c—О—S(CHs)2—* R2C=O + (CHa)2S.
- Аналогично при реакции хлора с ДМСО при низких температурах
образуется аддукт, который, по-виднмому, реагирует со спиртами пу-
тем замещения хлора у атома серы с образованием кетона и ДМСО [23]:
О
сь !1 д-спон
(CH3),S=Q—(CH3)2S-Cl -------
о
.^>(CH3),.sToTCR,——-(CH3)2s=o + RaC=O
' +J 4 :
н
Несколько примеров окисления спиртов с помощью серусодержа-
щих реагентов представлено на схеме 9.3.
Методы, основанные на использовании комплекса СгО3 с пириди-
ном или систем с ДМСО, вытеснили более старые способы окисления.
Один из таких способов — окисление по Оппенауэру [24]—представ-
ляет собой процесс, обратный восстановлению по Меервейну — Понн-
дорфу — Берлею (см. гл. 3). Он заключается в нагревании спирта,.под-
лежащего окислению, с алкоголятоМ алюминия в присутствии карбо-
нильного соединения, которое действует как акцептор водорода. Реак-
СХЕМА 9.3, ОКИСЛЕНИЕ СПИРТОВ СЕРУСОДЕРЖАЩИМИ РЕАГЕНТАМИ
(2) [236]
(3) [23?]
(4) [22]
(1) [23а]
NH СНаОН
ДМСО
<СН3СО)2О
NH СНО
<60%)
С(СН3)2
CHs(CHs)eCH,OH
> СНИСНгЬСНО
(эв%>
3ia.
ция является равновесным процессом и протекает через циклическое
переходное состояние: , .
ЯгСНОН + А1[ОСН(СНз)а]з —> RsCHOA][QCH(CH3)i]i+ (СНе)2СНОН
'Л1|ОСН(СНЯ)2|2
;'КгСНОД1[ОСН(СН3)г]2 + (Сн3)20=0—► Лф
JCH3)>r
->R3C=O + А1[ОСН(СН9)г]3
Равновесие можно сдвинуть в желательном направлении выбором кар-
бонильного соединения, являющегося сильным ^акцептором водорода.
Для этой цели используют хинон или флуоренон. - - -
О
хвноа флуоренон
При использовании избытка акцептора гидрид-ионов предпочтительным
станет полное окисление реагента. Так как реакция идет в отсутствие
кйслот, она может оказаться полезной для веществ, которым противо-
показана кислая среда или присутствие ионов переходных металлов/на-
пример [25]: ;
9.2. ПРИСОЕДИНЕНИЕ КИСЛОРОДА ПО ДВОЙНОЙ
УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНОЙ СВЯЗИ '
9.2.1. ОКИСЛИТЕЛИ НА ОСНОВЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Среди переходных металлов в высоких степенях окисления наибо-
лее эффективными реагентами для присоединений атомов кислорода по
двойной связи являются перманганат-ион и оксид осмия (VIII) . Мягкие
условия реакции с перманганатом калия дают возможность превраще-
ния олефинов в гликоли с относительно высокими выходами. Однако
этот окислитель может далее;окислять^гликоль до кетола или расще-
плять олефин с образованием карбоновых кислот, поэтому для эффек-
тивного окисления важно тщательно контролировать условия реакции.
Интермедиатом в этих процессах является циклический эфир марганцо-
вой кислоты:
н2о
"ОН
RCH—CHR
он Ан
Принимая во внимание циклическую природу этого интермедиата, сле-
дует ожидать, что должны образовываться гргс-гликоли; и, разумеется,
так это и происходит. Другой реагент для трс-дигидрОксилпрования
314
СХЕМА 9.4. РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ
ГИДРОКСИЛЬНЫХ ГРУПП ПО ДВОЙНОЙ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНОН связи
+ КМлО4
(2) [256] СНг=СНСН(ОС2Н5)2 -f- КМлОч —> НОСН2СНСН(ОС2Н5)2
Ан
олефиновой связи — OsO4— обладает тем Достоинством, что возмож-
ность переокисления в этом случае сведена к минимуму. Однако он
имеет и недостатки, так как относится к дорогостоящим и токсичным
препаратам. В этом случае также образуется циклический интермедиат,
который можно выделить:
II + OsO4 ►
С
—> RCH—CHR
1 1
ОН ОН
Гликоль освобождают из циклического эфира Действием сероводорода
дли бисульфит-иона. Некоторые примеры реакций цис-гидроксил прова*
нйя олефинов даны на схеме 9,4. ;
При использований реагентов на основе хрома (VI) также обра-
зуются различные вещества, возникающие путем присоединения кисло*
рода по двойной связи. Часто встречающимися продуктами реакций яв-
ляются эпоксиды и кетолы, но эти реакции редко идут достаточно Одно- й
значив, чтобы их можно было использовать для синтеза [2W].
С помощью хлористого хромила — летучей жидкости, содержащей
хром в формальной степени окисления VI, можно присоединять кисло-
род к олефинам с концевой двойкой связью с образованием альдегидов
,[27], например [28]: [
1. CrO2Cl2
(СН3)3ССНгС~СН2 —-----—+ (CHj)sCCH?CHCH=O
Zn* H^U [
Hs СНз
Бь1л предложен механизм реакции, включающий электрофильную атаку
по двойной углерод-углеродной связи, в результате которой образуется,
вероятно, частица со свойствами карбениевого иона [29]. Возможно,
815
что промежуточно образуются эпоксиды, которые далее перегруппиро-
вываются в карбонильные соединения;
С1
1?гС=СНг
zCr ----► РгС~СН2
С1 ЧС1
О=СгОС1,
^С-СН-О-Сг-О”
Н
С1
РгС—СНг > R2CHCH=O
О
Олефины с двойной связью внутри цепи взаимодействуют с хло-
ристым хромИлом с образованиема-хлоркетонов [30]:
RCH=CHR —> RC—CHR
Эту реакцию можно сформулировать как результат присоединения хло-
ристого хромила к олефину с последующим разложением эфира хро-
мовой кислоты, которое осуществляется так же, как и в других реак-
циях окисления с помощью хрома (VI).
R
RCH—CHR
СгО2С1,
----:---> RCH—
' I
С1
RCH—CR + СгШ
I
Cl
9.2.2. ПОЛУЧЕНИЕ ЭПОКСИДОВ ДЕЙСТВИЕМ ПЕРОКСИДНЫХ
РЕАГЕНТОВ НА ОЛЕФИНЫ
Наиболее широко из реакций этого типа используют превращение
олефинов в эпоксиды [31]. В большинстве случаев для окисления при-
меняют одну из надкарбоновых кислот (перкислот). Наиболее попу-
лярный’реагент-— лт-хлорнадбензойная кислота —- довольно устойчивое
твердое вещество, которое легко синтезируется [32]. Часто применяют'
также надуксусную, надбензойную, трифторнадуксусную и другие кис-
лоты.
Показано,,что в процессе эпоксидирования не участвуют ионные
интермедиаты. Скорости реакций не связаны непосредственно с поляр-
ностью растворителя [33]. В соответствии с этим наблюдается син-при-
соединение с сохранением стереохимии заместителей исходного рле-
$ фина. Поэтому реакцию обычно рассматривают как синхронный про-
цесс. Ниже приведена в качестве иллюстрации наиболее удовлетвори-
тельная схема переходного состояния для этой реакции:
о
НО С—к +
Установлены определенные соотношения между структурой и реакцион-
ной способностью, в частности увеличение активности олефина при вве-
дении электр оно донорных алкильных заместителей; большая активность
надкцслот с электроноакцепторными заместителями по сравнению с про-
стыми алифатическими надкислотами. Такой порядок изменения актив-
316
ности свидетельствует о том, что надкислоты действуют при окислении
как электрофильные частицы. Однако переходное состояние не может
быть очены полярным, так как для реакции характерна удивительно
низкая чувствительность к эффектам заместителей. Значение р для
окисления транс-стильбена надбензойными кислотами составляет при-
мерно —0,8 [34]. Олефины1 с двойной связью, сопряженной с карбониль-
ной группой или другим сильно акцепторным заместителем, очень мало
активны, и для их успешного окисления необходимы надкислоты с очень
сильным окисляющим действием, например трифторнадуксусная кис-
лота [35]. Такие соединения эпоксидируются также под действием гид-
ропероксидов щелочных металлов. В этом случае действует совершенно
другой механизм; реакция начинается с сопряженного нуклеофильного
присоединения гидропероксидното аниона [36]:
i О
II
-кссн=
о—он
СНСН3 + ООН
RC=C—СНСНз
RC
н + "ОН1
сн.
Существует эффективный метод эпоксидирования, позволяющий
полностью избежать кислой реакционной среды: он заключается во
взаимодействии олефина с нитрилом и пероксидом водорода [37]. Ни-
трил реагирует с пероксидом водорода с образованием надимидокис-
лоты, которая эпоксидирует .олефины, вероятно, по механизму, подоб-
ному предложенному для кислот. Движущей силой этой реакции в зна-
чительной мере является также образование стабильной амидной карбо-
нильной группы:
NH
J?'C=N Н3О2 —> R'C—О—ОН
NH „ О О
II Я\ /R II
R'C—О—ОН 4- >=б —> R'CNHs 4- V-—V
R' 'R Rz 'R
Стереохимия эпоксидирования надкислотами хорошо изучена. Атака
и присоединение кислорода осуществляются предпочтительно с про-
странственно менее затрудненной стороны молекулы. Например, в слу-
чае нор борнен а экзо- и экдо-изомеры образуются в соотношении 96 :4
[38]. В обзоре Шверна [31] можно найти другие примеры, в которых
прослеживается эта же общая тенденция. В тех молекулах, где два
потенциально возможных направления подхода реагента не слишком
различаются, следует ожидать образования смеси продуктов. Например,
в случае пространственно незатрудненной двойной связи, экзо-цикличе-
ской относительно шестичленного кольца, эпоксиды образуются за счет
как экваториального, так и аксиального направлений атаки [39]:
О
н
<69%) (31%)
Исключения из правила ^предпочтительного присоединения с наиме-
нее пространственно затрудненной стороны возникают тогда, когда в мо-
лекуле присутствуют полярные заместители, особенно гидроксильные
S17
группы. Очевидно, гидроксильная группа координируется с атакующим
реагентом, в результате чего присоединение осуществляется с той сто-
роны молекулы, которая занята полярным заместителем [40]:
Характерные примеры реакций эпоксидирования даны ва схеме ^ 5.
СХЕМА 9-5. ЭПОКСИДИРОВАНИЕ АЛКЕНОВ
О к н еле ниеалкенов надкислотами
(5)[40д]
(6)
(7)
[40ж]
(8)
[40s]
(9) 440b]
(10) [40k]
(I) [40а]
надбензоПпая
—---------->-
кислота
надбензоиная
кислота
(2) 1406]
(69-75%) :
(3) [40 в]
(4) [40г]
Эпоксидирование электрофильных алкенов
5
ИзСчГ |]
h£'4''ACHj
О
---—H3C
H3C
P4 zCN , тритон Б PK z° CN
O-C7 -f-(CH3)SCQOH —
н/ ^Ph
NC. CN
zc=cC
NC' XCN
Н»О2|
NC 0
CN:
NC
hz
Ph
my
(59-68%)
CN
Ph. 0
он \ / \
NO»
Ph. .NO»
XC=CZ
HZ r ^CHa
Окисление с последующим сольволизом
промежуточных эпЪксидов
H2O2.
H‘
( (67%)
XCH3
О
318
Продолжение схемы
В синтезах за эпоксидированием часто следует сольволитическое
или нуклеофильное раскрытие кольца. В кислой водной среде эпоксиды
раскрываются с образованием диолов; процесс идет как анти-присоеди-
нение. В циклических системах раскрытий цикла приводит к диаксиаль-
ному диолу [41]:
Катализуемое основаниями нуклеофильное раскрытие эпоксидного цикла
обычно происходит путем разрыва связи с менее замещенным атомом
углерода, так как это положение наиболее доступно для нуклеофильной
атаки [42]. Более'сложная ситуация складывается в катализуемых кис-
лотами реакциях. Протонирование кислорода ослабляет связь С—О, об-;
легчая ее разрыв слабыми нуклеофилами. Если связь С—О в переход*
ном состоянии в значительной мере сохраняется, то нуклеофил будет
"’присоединяться к менее замещенному положению по тем же стерическим
причинам, что и в случае нуклеофильного раскрытия кольца. Если же
при достижении переходного состояния разрыв связи С—О оказывается
почти полным, то вследствие большей способности более замещенного
атома углерода к делокализации возникающего положительного заряда
наблюдается противоположная ориентация (Nu — нуклеофил):
|Nu
д+
ОН
I
J?CH— CHjNu
связь С—О а пере-
ходном состоянии
разорвана
неэаачнтельао
связь 0^0 а пере-
ходном состоянии
дочти полностью
разорвана
RCH— СНаОН
Nu
При взаимодействии простых алифатических эпоксидов, например яро-
пиленоксида, с галогеноводородами преобладающим направлением* ре-
акции является присоединение галогена к менее замещенному первич-
ному атому углерода [43]. Наличие заместителей, которые способны
21Э
СХЕМА 9.6. РАСКРЫТИЕ ЭПОКСИДНЫХ КОЛЕЦ
Реакции электрофильного и катализуемого кислотами
р а с к р ытия колец
О ОН Вг
- / \ НВг I |
(I) [44а] СН,— ----—-> СН3СНСН,Вг 4-СНаСНСНаОН
H2U
(76%} (24%)
HsC О н СН3О он
\ X \ / H2SO4 I |
(2) [446] (СН3)2С-СНСН3 (76%)
HjC/ 'СН3 г
Н,С
Реакции
О
(7) [445]
(8) [44ж]
(9) [443]
(10) [44и]
H3CZ ХНа
О н
+ ,HN
С2н5
нуклеофильного раскрытия колец
, НО ОСНз
/н I I
+CHSO’ —> (СН3),С—СНСН3 (53%)
НзС
нэс
о
НО С2Н5
U«%)
он
CH2N(C2H6)2-b “SH —> НЗСНгСНС
О' он ы3
>2 (63%)
н,с-
CH34-NaN3 —> СН3СН—СНСН3
к дополнительной стабилизации промежуточно образующегося карбе-
ниевого йена, приводит к обращению направления присоединения [44].
Несколько примеров реакций раскрытия эпоксидного кольца, как нук-
леофильного, таки катализуемого кислотами, показано на схеме 9.6,
Эпоксиды можно восстанавливать до спиртов. Восстановление алю-
могидридом лития идёт как нуклеофильная атака, и поэтому гидрид
присоединяется к менее замещенному атому углерода. Триэтилборогид-
рид лития более активен, чем LiAlHa, и служит превосходным реагентом
для восстановления эпоксидов, восстановление которых другими мето-
320
дами затруднено [45]. Множество работ выполнено по восстановлении)
эпоксидов частицами, образующимися в реакции хлорида алюминия
с алюмогидрпдом лития [46]. В качестве активных реагентов в этих
реакциях выступаю! алан (А1Нз) н хлораланы. Эти частицы в значи-
тельной мере обладают свойствами льюисовых кислот, и поэтому гидрид
часто присоединяется к более замещенному атому углерода в эпоксиде.
В некоторых случаях происходит миграция заместителей, которая осу-
ществляется, вероятно, на стадии карбениевого попа, возникающего при
электрофильном раскрытии эпоксидного кольца.
Ph\ ./ \ zph ltaih4-aici3 I
X—С ------------—------> РЬ3ССНгОН-р Ph,CHCHPh
PlZ \н ; '
Диборап в тетрагпдрофураце также восстанавливает эпоксиды, хотя
и с низкими выходами; при этом за счет реакций, обусловленных элек-
трофильным характером диборана, образуются другие продукты [47].
В присутствии -ВН4 восстановление дибораном проходит с лучшим вы-
ходом, но и в этом случае диборап сохраняет свою электрофильную
функцию, так как преобладает продукт, образующийся й результате
присоединения, гидрида к более замещенному атому углерода [48]. При
использовании растворов металлов, особенно лития п этилендиамине,
спирты получаются нз эпоксидов с препаративно приемлемыми выхо-
дами [49].
На схеме 9.7 представлено несколько примеров синтеза спиртов
восстановлением эпоксидов. В сочетании с эпоксидированием эти ме-
тоды позволяют превращать алкены в спирты.
СХЕМА 9.7. ПОЛУЧЕНИЕ СПИРТОВ ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ЭПОКСИДОВ
/ \ LieHfCsHsh I , ч
(з) [19b] CHSCH2CH2C—€Нг ------------->С113СТ1гСНг.С(СН3)г (1004)
СНз
п Зак. 910
321
Катализуемое основаниями раскрытие эпоксидных колец лежит
в основе метода -синтеза аллильных спиртов:
' о
RCHS—НС—СН2 —RCH—СНСНгОН
Реакция, вероятно, заключается в синхронном отщеплении протона и
раскрытии цикла, для ее промотирования необходимы сильные основа-
ния, например литиевые соли дяалкиламинов. Стереохимия раскрытия
цикла изучалась при помощи введения дейтериевых меток. Показано,
что1при этом селективно удаляется протон, ijizc-расположенный относи-
тельно эпоксидного кольца [50];
Реакция идет через переходное состояние (4), которое и определяет
стереохимию превращения: 1
Предпочтительность такого переходного состояния может быть связана
с образованием ионных пар, которое требует; тесной ассоциации амид-
ного аниона и катиона лития. Если литий координирован также и с эпо-
ксидным кислородом, то , должно происходить дни-элиминирование.
В реакциях некоторых других эпоксидов с этим механизмом конкури-
1 рует механизм, включающий образование карбеноидных частиц за счет
I я-элиминирования [51, 52]:'
СХЕМА 9.-S. КАТАЛИЗУЕМОЕ ОСНОВАНИЯМИ РАСКРЫТИЕ ЭПОКСИДНЫХ КОЛЕЦ
(1) [52а]
(2) [52б|
о он
/ \ J-tNEtj |
СН3(СН2)з—- -—(СН2)2СН3 -------* СН1СН2СН=СНСН(СН2)2СН3
(55%)
Li 1ЧЁК
f ПО -------------»- [ Г 145%)
' S^oh
(3) [52в]
LIMF.ta
ОН НО СНз
СН2=СНС(СН3)2 + CHSCHC=CH3
(4) [52г]
Tpffr-BuO"
ДМСО
(80%) (15%)
322
Некоторые примеры реакций расщеплений эпоксидных; колец, ката-
лизуемых основаниями, приведены на схеме 9.8,
С помощью сильных льюисовых кислот эпоксйды можно изомеризо-
вать в карбонильные соединения [53]. Наиболее широко в этой роли ис-
следовался трехфтористый бор:
О—BF3 О
вг3 . + I I!
----!► (СН3)2С—С(СН3)2 —> (СН3)аСССН3 (75ВД
По-видимому, в реакции участвуют карбениевые ионы; структура и сте-
реохимия п роду к-т а определяются конформационными факторами, ко-
торые управляют миграцией заместителя, сопровождающей образование
карбениевого иона. Перхлорат лития также каталнзует раскрытие цикла
и последующую перегруппировку образующегося карбениевого иона
в карбонильное соединение [54], Олефины можно окислять непосред-
ственно до карбонильного соединения, если использовать в реакции
совместно над трифторуксусную кислоту и трехфтористый бор [55]. При
этом происходит миграция заместителей, и образования определенного
продукта с высоким выходом можно ожидать только тогда, когда либо
олефин симметричен (как, например, в случае 2,3-диметилбутена), либо
структурные особенности молекулы олефина делают предпочтительной
миграцию только одного определенного заместителя.
При наличии галогена Или кислородсодержащего заместителя при
двойной связи олефины также эпоксидируются. Образующиеся при этом
активные эпоксиды служат интермедиатами в некоторых синтетически
полезных превращениях. Так, из винилхлоридов можно получить хлор-
эпоксиды, перегруппировка которых приводит к а-тало гея кетонам [56]•:
СН3 СН3 СН3
Ацетаты енолов образуют эпоксиды, •= которые перегруппировываются
в а-ацетокенкетоны:
Стереохимия перегруппировки ацетоксиэпоксидов характеризуется ин-'
версией кон фи гур а ннн атома углерода, к которому мигрирует ацетокси- :
группа [59]. Вероятно, реакция протекает через циклическое переходное '
состояние:
11*
323
9.3. РАСЩЕПЛЕНИЕ ДВОЙНЫХ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ СВЯЗЕЙ
9.3.1. ОКИСЛИТЕЛИ НА ОСНОВЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Наиболее селективные методы расщепления органических молекул
по двойной углерод-углеродной связи основаны на процессах, в которых
промежуточно образуются гликоля. Окисление алкенов до гликолей уже
обсуждалось в разд. 9.2. Расщепление'олефинов можно провести в одну
стадию в мягких условиях, если использовать раствор периодат-ионов
с каталитическими количествами перманганата [60]. Перманганат осу-
ществляет гидроксилирование олефина, образующийся при этом гликоль
расщепляется далее в реакции с перйодатом. Предполагают, что перйо-
датное окисление проходит через циклический интермедиат:
R II ¥ Н „ он
\ / I l/Ч | о-
с кМиОл R-C-OH Ю7 R—C'V'Xl/
с Е-с-он ' y J\)
Р н н й он
——- 2RCH=O + 1О3 + Н£О
Перманганат непрерывно регенерируется за счет окислительного дей-
ствия пернодата. Эта реакция используется для определения строения
молекул, а также в синтетических целях. Расщепление алкенов можно
также проводить1 достаточно однозначно, используя смесь оксида ос-
мия (VIII) н перйодата натрия [61, 62]. Сообщалось также и об успеш-
ном окислительном расщеплении двойных связей с помощью оксида ру-
тения (VIII) и перйодата натрия [63]. Примеры .подобных реакций при-
ведены на схеме 9.9.
В реакции CrVI с алкенами образуются продукты как аллильной
атаки (см. разд. 9.6), так и присоединения кислорода по двойной связи.
Тенденция к образованию смеси продуктов снижает препаративное зна-
чение этой реакции. Окисление, по меньшей мере частично, идет через
СХЕМА 9.9. ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ АЛКЕНОВ
(1) {63а}
OsO^
—Г-OCI It сносно
iNaiOf
177% в виде производного ДНФГ)
KMtiO4
(2) [G36J СН2-^СН(СН2)8СООН --------» НООC(CHs)eСООН (100%)
' чо-
КМпСЦ
-— --> ПСОССГуСНгСООН (74—80%)
. СООН
^^хСНгСООН
(55-77%)
324
соответствующий эцоксцд Доказательства этого были получены в экс-
периментах, проводимых в присутствии улавливающих агентов; при
этом были выделены продукты, ведущие свое происхождение от эпокси-
дов [64]. Например, известно, что сольволиз цнклогексенокснда в уксус-
ной кислоте при ro._-i.iit к цис- и тдпнс-ацетоксициклогексаиолам и не-
большому количеству циклопснтанкарбальдегида. Эти же продукты
были выделены н при окислении циклогексена хромовой кислотой в
сравнимых условиях [65];
СНзСООН
+ Другие продукты
Несмотря на сложность выяснения механизма реакции, такое окисление
может быть полезным при синтезе, дикарбоновых кислот, так как про-
межуточно образующиеся продукты подвержены дальнейшему окисле-
нию. Очевидно, что этот метод нельзя применять, если в йолекуле есть
другие чувствительные к окислению группировки.
9,3 Д. ОЗОНОЛИЗ
Реакция олефинов с озоном является важным методом расщепле-
ния молекул по двойным углерод-углероднцм связям [66]. В течение
нескольких десятилетий эта реакция служила инструментом деструкции,
время от времени она находит применение и в синтезе. В последние
годы при исследовании тех довольно неустойчивых частиц, которые об-
разуются в качестве шыермедиатов в процессе озонолиза, нашли при-
менение низкотемпературные в спектроскопические методы. В резуль-
тате этих исследований ранние представления о механизме были по-
ставлены на более прочную базу и позволили выяснить многие допол-
нительные детали механизма реакции.
На схеме 9.10 даны в обобщенном виде реакции, которые, как по-
лагают, идут при озонолизе. Предполагают, что на первой стадии озо-
нолиза образуется циклический аддукт состава 1:1, содержащий трех-
членное кольцо. Эти интермедиаты очень нестабильны и прямых дока-
зательств их существования нет. Предполагают, что эти частицы пере-
группировываются в другие, содержащие чстырехчленное кольцо, как
это показано па схеме 9.10 [67]. Этот аддукт, иногда на'зываемый «моль-
озонидом», также весьма нестабилен и его можно обнаружить только
при проведении реакции в растворителях, с которыми он быстро реаги-
рует (в частности, альдегиды и кетоны).. Следующий интермедиат,
1,2,3-триоксолгчн, или «первичный озонид», — самый первый интерме-
диат, который был охарактеризован спектрально [68—70]. Этот аддукт
разлагается, приводя к конечному продукту ^озонолиза — озониду, или
1,2,4-триоксолапу, и другим продуктам пероксидного характера [71, 72].
Общее признание получило представление о том, что основной вклад
в процесс образования озонида обычно вносит механизм раердепления —
рекомбинации. Имеются многократно воспроизводившиеся наблюдения
о зависимости соотношения стереоизомерных озонидов от конфигурации
исходного олефина (см., например, [73]). Такой результат можно согла-
совать с механизмом расщепления — рекомбинации, если предположить,
что биполярные интермедиаты могут существовать в виде смеси син- й
пнтм-изомеров, не переходящих друг в друга:
325
СХЕМА am. ОБОБЩЕННЫЙ МЕХАНИЗМ ОЗОНОЛИЗА -
О
II
XV
Зависимость стереохимии озонидов от геометрии одефина может объяс?
няться тогда стереоселективностью на стадиях как образования оскол-
ков, так и их рекомбинации. В литературе можно найти детальное объ-
яснение наблюдаемой стереоселекпшгости с позиций конформационного
анализа f74, 75].
Если до полного образования озонида в реакционной смеси в ощу-
тимых концентрациях присутствует карбонильное соединение, то- обра-
зуются «смешанные озониды». Это происходит за счет того, что введен-
ное карбонильное соединение улавливает биполярный нон, образую-
щийся на стадии расщепления. При озонолизе цис-стцльбена в присут-
ствии бензальдегида, меченного изотопом 18О, метка- входит в состав
эфирного, а не пероксидного фрагмента озонида:
' °а / \
PhCH=CHPii + PhCH=O’ ----> Ph—НС' ^СН— Ph
О*
S2S
t
Этот результат согласуется с образованием «смешанного озонида» по
механизму расщепления — рекомбинации [76]:
Реакцию озонолиза можно модифицировать с помощью молекул ре->
акционпоспособного растворителя. Уже отмечалось, что при проведении
озонолиза с использованием в качестве растворителей определенных
карбонильных соединений нормальный ход реакции нарушается. В этих
условиях образуются диоКсетапы [67, 71]. Ниже показан механизм,
предложенный для этого процесса:
Если при озонолизе в качестве растворителей йспользуют спирты, то
биполярный интермедиат, образующийся на стадйи расщепления, улав-
ливается в форме а-гидроксипероксидного простого эфира [77]. Тем
самым предотвращается дальнейшая рекомбинация и в этих условиях
можно выделить карбонильные соединения, образующиеся на стадии
расщепления:
ОСН3
R,C=O—О' + СН3ОН R2COOH
ОСН3 ОСН3
' Qs I I
PhCH=CH2 ——г*- PhCHOOH-|- СН2ООН 4-PhCHO 4-CHiO
CH3UH
(31%) (23%) (23%) (27%)
Несмотря на сложный механизм реакции озрнолиза она лежит
в основе метода расщепления двойных углерод-углеродных связей с вы-
сокими выходами. Степени окисления реально выделяемых продуктов
реакции зависят от условий, используемых при обработке реакционной
смеси. Если желательно получить карбонильные соединения, то озонолиз
полезно проводить в метаноле, в результате чего образуются а-метокси-
алкилгидропсрокскды. Далее реакционную смесь обрабатывают дйме-
тилсульфидом, который восстанавливает гидропероксиды, что дает
возможность выделять карбонильные соединения с хорошими выхо-
дами [78],
ООН
О, I (СН-ЩЗ
RCH=CII2 ----—;- КСНОСНз --------> RCHO + (CH3)2SO
L Д1 чО н
327
(1) [84«|
*
(2) [845]
(3) |84в]
(4) (84г]
(5) [845]
(6) [84г]
СХЕМА 9.И. РЕАКЦИИ ОЗОНОЛИЗА
С последующим восстановлением
С последующим окислением
Эта методика предотвращает окисление карбонильных соединений, осо-
бенно альдегидов, пероксидами, образующимися в результате озонолиза.
Для той же цели использовали и другие восстановители, например три-
фенилфосфин [79], тр нм етнл фосфит [80], трис (дим'етиламнно) фосфин
[81], сульфит натрия [82] и цинк [83]. Примеры некоторых других вос-
становителей, которые применялись для этих целей, можно найти в об-
зоре [66а].
Если желательно получить спирты, соответствующие карбонильным
продуктам расщепления, то реакционную смесь можно восстановить од-
ним из гидридпых восстановителей [84]. Из альдегидов с хорошими
выходами образуются карбоновые .кислоты, если после озонолиза реак-
ционную смесь обрабатывать в присутствии избытка пероксида водорода
для полного окисления альдегидных групп [83].
Некоторые примеры использования озонолиза в синтетических це-
лях приведены на схеме 9.11,
9.4. СЕЛЕКТИВНОЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ
ПО ДРУГИМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ГРУППАМ
9.4.1. РАСЩЕПЛЕНИЕ ГЛИКОЛЕЙ
Как уже указывалось в связи с реакциями расщепления, начинаю-
щимися с окислительной атаки по двойной углерод-углеродной связи,
гликольный фрагмент подвержен мягкому окислительному .расщепле-
нию. Чаще всего в качестве реагента для окислительного расщепле-
ния гликолей используют перйодат-анионы [85]. В работах по изучению
328
механизма реакции риказано, что ключевым интермедиатом здесь S3-
ляется циклический комплекс гликоля с окислителем:
н н R—НС—CH—R
R—С—С—I? —> с/ \) —-> 2RCH + Н2О + IOJ
II \ / X
но дн ’0—1=0 о
но/ /он
•
В результате исследований соотношения между стереохимией гликоля
и скоростью окисления было установлено, что пространственные фак-
торы, которые должны затруднять образование циклического интерме-
диата, уменьшают скорость окисления. Например, цис-1,2-дигидрокси-
циклогексан существенно более активен, чем тронс-изомер [86]. Сни-
жение скорости можно приписать увеличению напряжения в цикличе-
ском эфире, образующемся из транс-диола. Некоторые гликоли, жест-
кость молекул которых исключает возможность образования цикличе-
ского интермедиата, по существу инертны по отношению к перйодату.
Иногда оказывается возможным путем сравнения скоростей реакций ис-
следуемого и модельного соединения с известной стереохимией прово-
дить стереохимические отнесения, основываясь па сравнительной актив-
ности по отношению к перйодату.
С помощью периодат-новов можно осуществлять расщепление так-
же и некоторых других систем, содержащих у соседних атомов углерода
функциональные группы, способные к образованию циклического ин-
термедиата, Дикетоны расщепляются до карбоновых кислот; предпола-
гают, что активный циклический интермедиат образуется при нуклео-
фильной атаке по дикетонному фрагменту [87]:
о- ОН
НзС^дэ ай—с—ою5н; сн3—с—о.
-И’оюдь —► | —> ;io4hs' —>
СН3—С=0 СН3—С—о/
он -
—> НЮГ 4- ЗСНаСООН
Подобному окислительному расщеплению подвергаются также а-гидр-
оксикетоны и а-аминоеппрты.
Кроме пернодат-ионов реагентом для расщепления гликолей может
служить тетраацетат свинца. Он особенно полезен в случае гликолей,
мало растворимых в водных средах,.используемых для реакций с пе-
риод атом. То же соотношение стереохимии с реакционной способностью,
что и обсуждавшееся при перйодатном расщеплении, указывает на уча-
стие в реакции циклического интермедиата [88]:
R2C—ОН РЬ(ОЛс)4 R2C—0\ ,ОАс
j --------------> |
R3C—ОН R,C—О/ хОАс
2R2C=O + РЬ(ОДс)2
Однако в отлично от перйодатного метода при этом иногда окисляются
даже гликоли, которые не могут образовать циклический интермедиат.
Например, окисляется тра«с-9,10-дпгидроксидекалин, хотя скорость ре-
акции у цис-изомера в 100 раз больше [89]:
329
Таким образом, хотя циклическое переходное состояние, очевидно, обес-
печивает проведение окислительного расщепления по пути с наименьшей
энергией, возможны и другие механизмы реакции.
9,4,2, ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ
Карбоновые кислоты окисляются тетраацетатом свинца. При этом
происходит декарбоксилирование и в качестве продукта реакции может
быть выделен алкен, алкан, эфир уксусной кислоты или, в определенных
условиях, алкилгалогеНид. Реакция идет по свободнорадикальному ме-
ханизму, и состав продукта зависит от пути превращений радикального
интермедиата [90]:
РЬ(ОАс)4 4-RCOOH ч=Ь RCOOPb(OAc)s + CHsCOOH
RCOOPb(OAc)a —► R . + CO2 + Pb(OAcJ3
' R • + Pb(OAc)4 -*-► R+ -J- Pb(OAc)3 + CHaCOO"
и R •-J-РЬ(ОАс)э -+ R+4-РЬ(ОАс)г 4-CHaCOO’
Реакция катализуется солями меди, функция которых сводится к окис-
лению радикального интермедиата до карбениевого иона. На этой ста-
дии медь(П) гораздо более активна, чем РЬ(ОАс)4.
Алканы образуются тогда, когда промежуточный радикал отнимает
водород от растворителя'быстрее, чем окисляется до карбениевого иона.
Этому восстановительному процессу содействуют растворители, являю-
щиеся хорошими донорами водорода. Кроме того, он наиболее пред-
почтителен для первичных алкильных радикалов из-за более высокой
энергии активации, связанной с образованием первичных карбениевых
ионов. Наиболее выгодные условия для образования алканов создаются
при фотохимическом разложении карбоновых кислот в растворе хлоро-
форма [91].
г-J-СООН CHCi3, РЬ(ОАсЦ (—i
> (65%)
------------------------1 kv-!-1
Обычно доминирующими продуктами реакции являются алкен и слож-
ный эфир. Они образуются из промежуточного карбениевого иона соот-
ветственно путем элиминирования протона или захвата ацетат-иона.
В присутствии ацетата меди отношение алкен : эфир растет [92].
Если окисление проводят в присутствии солей галогеноводородных
кислот, то с хорошими выходами образуются ал кил галогениды. Пред-
полагают, что галоген вводится на радикальной стадии за счет про-
цесса переноса лиганда:
RCOOPb(OAc)3 —> R • 4-СО2 4-РЬ(ОАс)3
R • 4-РЬХп(ОАс)4_й —> RX 4-PbX„^(OAc)4-„
I
Второй метод превращения карбоновых кислот в бромиды с одно-
временным декарбоксилированием — реакция Хунсдиккёра [93]. Наи-
более удобный способ осуществления этого превращения заключается
в нагревании карбоновой кислоты е оксидом ртути(П) и броцом [94];
l\ Hg0 1\
—СООН Вг (41-46%)
Тот же суммарный результат можно получить, используя реакцию тал-
лиевой (I) соли карбоновой кислоты с бромом [95]~
330
1,2-Дикарбоиовые кислоты в реакции с тетраацетатом свпкца де-
карбоксилируются с образованием олефинов [96]:
Эту реакцию иногда применяют в синтезе напряженных олефинов. Реак-
цию можно сформулировать как синхронный процесс, начинающийся
с двухэлектронного окисления:
1 о
0 ) i 0
—•-> |[ + 2СО,~+ РЬ(ОАс), + СНзСООН
С Л ' ' . '
| 'х. Л р р '
«Чот>ьелсХ r *
о
Синхронный механизм возможен также при окислении ос-гидрокси-
карбоновых кислот, которые легко подвергаются окислительному де-
карбоксилированию [97];
/2>н
1*2 Q
\ \ , .
С—°-^РЬ(°Ас)
—-► Р2С=О -Ь СО2 + РЬ(ОЛс), + СН3СООН
з * I '
ос-Ди карбонильные соединения реагируют с гидропероксидами ще-
лочных металлов. Наиболее часто эту реакцию используют для окисле-
ния ос-кетокислот до карбоновых кислот с потерей диоксида угле-
рода [98]-.
О
|| "ООН
ССООН ——
-О о
R-C-гС-о'- —-*J?COO" 4“ СО2 + "ОН
Г
О у ОН
9.5. ОКИСЛЕНИЕ КЕТОНОВ И АЛЬДЕГИДОВ
9.5.1. ОКИСЛИТЕЛИ НА ОСНОВЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Под действием реагентов, содержащих Crvt или MnVI1, кетоны под-
> вергаются окислительному расщеплению. Реакцию иногда применяют
в синтезе бифункциональных соединений путем раскрытия ко'льца. Пред-
полагают, что механизм действия обоих реагентов сводится к реакциям
енольных интермедиатов [99], хотя ни в одном случае все детали меха-
низмй не были установлены. Окисление бензилфенилкетона (дезокси-*
бензоина) с помощью CrVI можно описать достаточно полно [100] бла-
годаря как кинетическим данным, так и точному определению выходов
продуктов реакции. При этом образуются продукты окислительного рас-
щепления и бензил, возникающий за счет окисления в «-положении
331
к карбонилу. Кроме этого, в некоторых условиях образуется и продукт
конденсации (5), который свидетельствует о возможности участия ра-
дикального интермедиата:
О ООО PhCO COPh
Я сЛ« || || || |l
PhCHjtCPh --> PhC—CPh+Р11СН+PhCQOH+PhCH—CHPh
5
Было показано, что как дикетон, так п продукты расщепления обра-
зуются из бензоина, который служит в этой реакции интермедиатом. Он
в свою очередь является результатом окисления енольной формы исход-
ного кетона:
О
II Н,СгО4 .
Ph CH. CPh PhCH=CPh-----------> Ph-CH=CI-I-Ph -
ь | H^O * S-|
OH H2o-Z OCrO3H
IV Продукты
----*• PhCH~CPii + Cr >- реакции
ОН О
Считают, что продукт конденсации образуется через интермедиат, воз-
никающий путем одноэлектронного окисления, вероятно осуществляе-
мого Cr[V:
О'О
II . II
PhCH2CPh —> PhCHCPh —-> 5
Исследования, проведенные с циклогексаноном, указывают на проме-
жуточное участие в реакции 2-гидроксициклогексанона, который далее
окисляется до циклогександиона и расщепляется с образованием дикар-
боновых кислот, главным образом адипиновой кислоты [101]:
0 0 О
Фактически в качестве исходных веществ в окислительном расщеплении
можно использовать спирты, вследствие их эффективного окисления до
кетонов. Реакции этого типа требуют значительно более жестких усло-
вий, чем превращение спиртов в кетоны.
Тетраацетат свинца реагирует с кетонами с образованием а-ацёт-
оксикетонов [102]. Однако в до сих пор описанных случаях редко встре-
чаются высокие выходы. Реакция успешно применялась к кетостерои-
дам. Для катализа такого окисления можно использовать трехфторп-
стый бор. Предполагают, что его функция сводится к катализу еноли-
зации; считают, что активной частицей является енол [103]:
R2CHCR'^z± r2o
О---7--^PbfoAclg
, I*-- '-I ' О СОЦГ
,OH PbfOAch СЦ.,С=О о II I
-t— > ‘ / У — CH3CO-CR2
'R1 RgU^C
Пероксид молибдена окисляет еноляты до а- гидр оксикетонов; окис-
лять можно как кетоны, так и эфиры енолятов [104].
О О' О
II 1
ЧоСц»птфнл.иц
ГМФТА
332
Этот реагент готовят растворением МоОз в пероксиде водорода с по-
следующим прибавлен нем гекса метилфосфортриамида. Образующийся
осадок превращают в пиридиновый комплекс и используют в этой
форме. ’
Альдегиды можно окислять до карбоновых кислот действием как
Mfivn, так и Crvi. Достаточно детальное исследование механизма реак-
ции было .выполнено в случае CrVI. Предполагают, что при этом обра-
зуется эфир хромовой кислоты и гидрата альдегида, который разла-
гается далее на стадии, определяющей скорость реакции, по механизму,
сходному с тем, который действует при окислении спиртов [105]:
?'
RCH—О + IbCrO,^ — RCIIOCrOJI
Oil
RC oCrO3H—->-RCOOII + ИСгО’з + H
- р/ i,_> ..
н
Другим реагентом для окисления альдегидов до карбоновых кислот мо-
жет быть оксид серебра, например [106]:
I Аегб, NaOH
а. НС1
(83-55%)
9.5.2. ОКИСЛЕНИЕ КЕТОНОВ И АЛЬДЕГИДОВ ПЕРОКСИДАМИ
И КИСЛОРОДОМ
В присутствии кислотных катализаторов пероксиды окисляют кар-
бонильные соединения путем формального внедрения атома кислорода
в одну из углерод-углеродных связей при карбонильной группе. Внедре-
ние достигается серией последовательных стадий, включая присоеди-
нение реагента к карбонильной группе и миграцию одного из заместите-
лей к атому кислорода:
0 0 -Oil О
II II k*l ' II
RCR + p'cOOH^=t R-j-C—R -------->RCOR + R'COOH
U
^оо_с==о
и 1,
R
Происходящие синхронно гетеролиз связи 0—0 и миграция обычно
оказываются стадией, определяющей скорость процесса [107]. Реакция
известна как окисление по Байеру — Виллигеру [108] .
В случае несимметричного кетона структура продукта зависит от
того, какая из алкильных групп мигрирует. При изучении факторов,
влияющих па склонность заместителей к миграции при окислении по
Байеру — Виллигеру, был установлен общий порядок изменения вероят-
ности миграции, или «миграционной способности» заместителей: трет-
алкил, втор-алкил > бензил, фенил >> дерв-алкил > циклопропил >
> метил [109]. Так, показано, что метндкетоны однозначно образуют
ацетаты за счет миграции большей группы [НО]. При окислении по
Байеру — Виллигеру конфигурация мигрирующей группы сохраняется,
как это и бывает обычно при миграции к электронодефицитному центру.
Факторы, управляющие способностью заместителей к миграции, не
-333
СХЕМА 9.(2.ОКИСЛЕЦИЕ ПО ЕАПЕРУ -ВИЛЛ ИГЕРУ
(57%)
(О [H2aj
совсем ясны.: Несомненно, что определенный вклад вносят электронные
свойства заместителей; например, в бензофенонах относительна^ склон-
ность к миграции уменьшайся в зависимости от природы заместителя
в ллра-положении в последовательности: СН3О 2> СН3 2> Н > С1 >
> NO2 [И1]. Предполагают также, что определенную роль играют про-
странственные и конформационные факторы [112]. Селективность про-
цесса миграции зависит, по-видимому, также от природы надкислоты;
при использовании трифторнадуксусной кислоты селективность несколь-
ко меньше, чем в случае более слабых окислителей.
В настоящее время при окислении кетонов по Байеру — Виллигеру
в синтетических целях чаще всего используют трифториадуксусную и
.и-хлорнадбензойиую кислоты. На схеме 9.12 показаны некоторые ти-
пичные примеры реакций этого рода. Много примеров использования
надуксусной кислоты, надбензойцой кислоты и пероксида водорода в
смеси с сильными кислотами можно найти в сводке работ, опубликован-
ных до середины 50-х годов [113], Надсерная кислота — также эффек-
тивный реагент, по крайней мере для простых кетонов [114].
Хотя сами кетоны инертны по отношению к молекулярному кисло-
роду, анионы их енольных форм восприимчивы к окислению. Комбина-
ция кислорода с основаниями дает возможность ввести кислородсодер-
жащую функцию по потенциальному карбанионному участку [115],
334
Предполагают, что первоначальными продуктами такого окисления яв-
ляются гидровероксиды, но если в реакционной смеси присутствует t
ДМСО или другое вещество, способное к восстановлению гидроперокси-1
дов, то образуется спирт. Окисление стероидов успешно проводят в при-
сутствии триалкилфосфитов [116]. Промежуточно образующийся при
этом гидропероксид эффективно восстанавливается фосфитом [116];
Для некоторых карбанионов было показано, что окисление идет по ме-
ханизму, начинающемуся с электронного 'переноса; этот механизм
можно считать общеприменимым [117]. Последующие стадий, вероятно,
являются цепными реакциями, подобными тем, что встречались и в дру-
гих случаях окисления молекулярным кислородом (см. гл. 12 кн. 1);
RsC : + Оа -—> R3C • + Ог
R-;C e + Оз —> R^C—о—о •
Н3с—О—О. + RSC: —> R.SC + НзС—О—О
В некоторых случаях в качестве окислителя использовали пероксид во-
дорода [118, 119]. При этом непосредственно образуется спирт;
RjC'd-'OOH —> НгСО' + 'ОН
9.5.3. ОКИСЛЕНИЕ ДРУГИМИ РЕАГЕЙТАМИ
Для окисления кетонов и альдегидов до ct-дикарбонильных соеди-
нений широко используется диоксид селена. Реакция часто дает желае-
мый продукт с высоким выходом, если с карбонильной группой связаны
однотипные группы СНз. В несимметричных кетонах окисление обычно
происходит по той группе СН2, которая легче енолизуется [120]. Счи-
тают, что механизм реакции включает образование селенистого эфира
енола [121]:
О *"ОН
Л < 11
RCCHaR + HOSeOH
н
RC^CHR'—»- RC— CR' —1- RC—CR
r 11 M 11 11
°o>° 0 OSc,OH ° °
Sc OH
Окисление циклогексанона [122] и ацетофенона [123] идет с высоким
выходом:
SeOa
(69-72%)
Другие аспекты механизма окисления диоксидом селена рассмо-
трены в разд. 9.6.3.
। 335
Метил кетоны в реакции с гипохлорит- или гипобром ит-нон амн рас-
щепляются с образованием кар,боновой кислоты, имеющей на один угле-
родный атом меньше:
О
II NaOH. Вгг
(CH3)sCCCHs ---------> (CH3)SCCOOH (71-74%) {См. [!21]j
, 1 KOCl
(CH3hC=CHCOCHs ---------> (CH3)2C=CHCOOH (49-53%) {Cm. [!25}{
2. ГГ
Начальная стадия в этих реакциях заключается в ката.пизуемом осно-
ванием галогенировании. Галогенкетоны более реакционноспособны, чем
соответствующие им исходные кетоны, и это приводит к быстрому гало-
генированию до тригалогензамещенного кетона. Такие соединения легко
расщепляются щелочами.
О О" О О’ О
|[ медленно [ -OBf || -он | быстро ||
RCCH3 t RC=CH3 -----RCCH3Br -------> RG=CHBr •-------> RCCBr3
О
11 ___>
ЙССВгз^^
“OH
°”)
rp
RC—CBr > RCOOH
OH
+t CBr3 R COO~ + HCBr3
Лабильность ио отношению к щелочам является результатом стабили-
зации, обусловленной индуктивными эффектами атомов галогена.
9.6. ОКИСЛЕНИЕ ОЛЕФИНОВ ПО АЛЛИЛЬНОМУ ПОЛОЖЕНИЮ
9.6.1. ОКИСЛИТЕЛИ ПА ОСНОВЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Олефины окисляются как по двойной связи, так и по аллильному
положению. Среди реагентов, содержащих CrVE, по-впдимому, наиболее
подходящим для аллильного окисления можно считать комплекс СгОз
с пиридином в хлористом метилене [126]. Имеющаяся информация
о механизме реакции указывает, что интермедиатами при таком окис-
лении являются аллильные радикалы или катионы. Так, ври наличия
в исходном циклогексене изотопа 14С он распределяется в продукте ре-
акции— циклогексеноне — таким способом, который свидетельствует об
участии в реакции на определенной стадии симметричного аллильного
интермедиата [127];
О
Во многих случаях аллильного окисления двойная связь в продукте
реакции обнаруживается в положении, указывающем на то, что в ходе
реакции произошел «аллильный сдвиг», например [126]*.
СгОд — пи Ри п*и 11
(58%)
Если в алкене имеется более одной метиленовой группы в аллильном
положении, то обычно образуется смесь продуктов. Окисление метиль-
ной группы, находящейся в аллильном положении, должно, очевидно,
происходить гораздо медленнее, чем окисление более замещенных по-
ложений, и оно действительно наблюдается очень редко.
333
9.62, КИСЛОРОД, ОЗОП ’И ПЕРОКСИДЬ!
Олефины реагируют с кислородом в возбужденном синглетном со-
стоянии с образованием гидропероксндов, Эта реакция всегда протекает
с аллильным сдвигом двойной связи. Синхронный механизм позволяет
объяснить и этот сдвиг, и тот факт, что при этом отщепляется водород,
цис-расположенный относительно вновь образующейся связи С—О [128]:
Существуют разногласия относительно природы очень нестабильного
интермедиата, участвующего в этой реакции. Основное внимание было
сконцентрировано на иадэпоксидпом интермедиате (6), Следует отме-
тить, что этот интермедиат обнаруживает некоторое сходство с первым
интермедиатом, нредполщ аемым в механизме озонолиза. Существование
такого интермедиата согласуется п со стереохимией реакции, и с аллиль-
ным сдвигом, которые характерны для подобного окисления. Как и сле-
довало ожидать, и а дэпоксидный интермедиат имеет очень короткое
время жизни и тюзгому не был обнаружен непосредственно. Экспери-
менты нескольких типов с использованием растворителя в качестве ло-
вушки были интерпретированы в пользу существования надэпоксидного
интермедиата [129]. Однако ни один из полученных результатов в ко-
нечном счете не исключает и синхронного одностадийного механизма,
и, возможно, именно Этот механизм реализуется в большинстве слу-
чаев [130].
Существует несколько способов генерирования окислителя [131].
С препаративной точки зрения наиболее важные из них — фотосенсиби-
лнзированное превращение кислорода из основного триплетного состоя-
ния в возбужденное синглетное состояние, окисление пероксида водо-
рода гипохлоритом, разложение 9,10-дифепилантраценпероксИДа и раз-
ложение аддуктов, образующихся при низкой температуре из триалкил-
фосфитов и озона. Близкое соответствие состава смесей продуктов, по-
лученных при использовании этих реагентов, приводит к выводу о том,
что в каждом случае действующим окислителем является одна и та же
химическая частица. Эти методы генерирования синглетного кислорода
представлены на схеме 9МЗ.
Возбужденная молекула кислорода может вернуться в основное
триплетное состояние, если она не встретит подходящий для реакции
олефин. Было показано, что скорость этого процесса сильно зависит от
природы растворителя [132]. Измеренные времена жизни варьируют
от примерно 700 мкс (в четыреххлористом углероде) до 2 мкс (в воде).
Из этого следует, что растворитель может оказывать четко выраженное
влияние на эффективность окисления; чем больше время жизни моле-
кулы кислорода в возбужденном состоянии, тем более вероятна продук-
тивная встреча ее с алкеновым субстратом.
Реакционная способность олефинов изменяется в последовательно-
сти, соответствующей ожидаемой для взаимодействия с относительно
электрофильным реагентом. Активность увеличивается с ростом числа
337
СХЕМА g,I3. ГЕНЕРИРОВАНИЕ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА
(1) [131а] Фотосенсибилизатор + Av —> ’[Фотосенсибилизатор]*
’[фотосенеибнлизатор]* —* 3 [Фо то сенсибилизатор]*
3[Фотосенснбилизатор]* + SO« —> ’Ог+ Фото сенсибилизатор
(2) [1316] Н2О2+“ОС1 —> 'Ог + НзО + СГ
О
(3) [131а] (RO3)P + O3 —> (РО)3р//О —-> (!?О)3Р=О+Ю2
О
алкильных заместителей в олефине [133, 134]. Олефины с', концевой
двойной связью сравнительно инертны и обычно не превращаются в
продукт реакции в значительных количествах. Реакции препятствует
также сильная пространственная затрудненность олефиновой группы
[128}. Направление подхода’кислорода определяется стерическими эф-
фектами: преобладающим типом атаки является присоединение с менеё^
затрудненной стороны молекулы. Такие алкены, как, например, норбор-
неи, которые не в состоянии реагировать по синхронному механизму по
стереоэлектропным причинам, не активны к кислороду в синглетном со-
стоянии [135].
Некоторые олефины реагируют с синглетным кислородом иначе —
с образованием циклических аддуктов, диоксетанов [136—138}:
0—0
k-LLr
R R
Эта реакция обычно не играет существенной роли в случае олефинов,
содержащих только алкильные заместители, но становится важной, на- *
пример, для виниловых эфиров.
Синглетный кислород принимает участие в реакциях [4 2]-цикло-
присоединения с диенами с образованием пероксидов;
[См ] 130] ]
{См. [ 140] ]
Гидроперокснды, образующиеся при окислении алкенов, являются,
как правило, нежелательными побочными продуктами. Их можно вос-
станавливать без предварительной очистки до соответствующих аллиль-
ных спиртов. Окисление синглетным кислородом с дальнейшим восста-
новлением лежит в основе достаточно общего метода синтеза аллильных
спиртов из олефинов с аллильной миграцией двойной связи. Несколько
конкретных примеров реакций этого типа показано1 на схеме 9JL4.
338
СХЕМА 9.14. ОКИСЛЕНИЕ ОЛЕФИНОВ СИНГЛЕТНЫМ КИСЛОРОДОВ
(1) [140а]
Н2С СНз
О—ОН
~ОС1
П2О2
Н3С СНз
(54%)
I- Оа, Av*
гематп-
порфнрирт
2.ЫА1Н4’Ь
9.6.3. ДРУГИЕ ОКИСЛИТЕЛИ
Диоксид селена атакует аллильные положения предпочтительнее,
чём двойные углерод-углеродные связи, и является весьма полезным
реагентом для аллильного окисления. Накоплено и обобщено много
фактов' о селективности этого реагента но отношению к аллильным
участкам различных типов [141]. Механизм реакции детально не уста-
новлен, но при обсуждении различных типов продуктов, обычно встре-
чающихся при окислении диоксидом селена, Полезна следующая общая
иостадийная схема, описывающая этот процесс;
rch2ch=chr
, ЯеОг
-ну-> RCHaCH—CHR
HO-Se—О
нго
VRCH—CHCHR'
ОЙ.еОН
RCH=CHCHR'
ОН
+ RCHCH—СНГ? ----
ОН
R, Л .R'
Н И
Приведенные выше стадии составляют одну из простейших цепочек ре-
акций, которые позволяют разумно объяснить особенности реакции
[142, 143]- Аллнлселецистые эфиры могут образовываться и иными ну-
тями, чем указанные выше [144, 145]. Первичные продукты окисле-
ния — Спирты Легко окисляются диоксидом селена до соответствующих
карбонильных соединений; это дальнейшее окисление происходит в
обычных условиях реакции, поэтому как правило в качестве конечных
продуктов реакции выделяют карбонильные соединения. Спирты можно
выделить только ценой понижения степени превращения олефина. Если
необходимо получить спирт, то в качестве растворителя при окислении
можно использовать уксусную кислоту. В этих условиях образуются
339
эфиры уксусной кислоты, которые инертны к дальнейшему окислению
диоксидом селена.
Селективность реагента по отношению к различным аллильным по-
ложениям в молекуле зависит от структуры алкена: у тризамещенпых
алкенов реакционная способность изменяется в последовательности:
СН2 > СН3 > СН, тогда как для дизамешенных соединений порядок
становится иным: СН > СН2 > СН3- Из предложенного выше меха-
низма реакции следует, что если аллильный интермедиат несимметри-
чен, то должна образоваться смесь продуктов реакции. Такие смеси дей-
ствительно наблюдались во многих реакциях. В случае олефинов с кон-
цевой двойной связью часто обнаруживают продукты, возникающие за
счет миграции двойной связи, например [146]:
о
!L 5е°2
СН2=СН(СН2)4ОССН$ сНзСООН *
о о ococHs
II II !
—> CHSCOCH2CH=CH(CHS)3OCCH3 4- CHs—CHCH(CH2)aOCOCH3
(27%)- (17%)
Обычно при окислении вместо третичных спиртов получаются
дисны, что согласуется с участием в реакции аллильного интермедиата.
Реакция обнаруживает высокую селективность, если опа применяется
к аещ-диметилолефинам [144]; иллюстрацией этого может служить по-
следний пример на схеме 9.15. В других случаях, когда изучалась сте-
реохимия окисления диоксидом селена [143, 144], были найдены смеси
возможных диастереомеров. Несколько примеров окисления диоксидом
селена приведено на схеме 9.15.
СХЕМА 9-13. ОКИСЛЕНИЕ ДИОКСИДОМ СЕЛЕНА
(2} [1474Т1
(3) 1147s]
Другим реагентом для окисления алкенов по аллильным положе-
ниям может служить фенилселенилбромид [147]. Здесь сначала про-
исходит присоединение, затем аддукт реагирует с уксусной кислотой,
последующее окисление приводит к ацетату аллильного спирта:
I. PhScBr ОСОСН3
2. CJbCOOf! |
СНа(СН2)2СН=СН(СН2)гСНэ --------------> СН3СНаСН=СНСНСН2СН2СНа
840
9.7. ОКИСЛЕНИЕ АТОМОВ УГЛЕРОДА, НЕ НЕСУЩИХ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП
Попытки селективного окисления углеводородов или других соеди-
нений но участку, удаленному от активирующих функциональных групп,
встречают определенные трудности. При использовании мощных окис-
лителей на базе переходных металлов первичные продукты окисления
почти всегда более восприимчивы к дальнейшему окислению, чем ис-
ходное вещество. Если в реакцию вводится углеводород, он скорее всего
будет окислен до карбоновой кислоты с разрывом цепи за счет после-
довательного быстрого окисления спиртового и карбонильного интер-
медиатов. Только в некоторых специальных условиях окисление углево-
дородов может быть синтетически полезным процессом. Большую группу
реакций такого рода составляют промышленно важные каталитические
процессы. Много усилий было затрачено на совершенствование подоб-
ных систем и некоторые из них приобрели экономическое значение. Од-
нако поскольку механизмы этих реакций часто Остаются неясными
вследствие ограниченного понимания природы гетерогенного катализа,
ь<ы не будем останавливаться на этих реакциях.
Пожалуй, наиболее, широко известным и практически полезным ва-
риантом окисления углеводородов является окисление боковых цепей
ароматических соединений. Высокие выходы в этом методе достигаются,
несмотря на использование мощных окислителей, за счет двух факто-
ров. Во-первых, бензнлыюе положение активировано к окислению. Здесь
особенно легко могут образовываться радикальные или карбениевые ин-
термедиаты вследствие пигепцизлъпой возможности резонансной стаби-
лизации. Во-вторых, а|?има! ччесиое кольцо устойчиво к окислителям на
основе марганца (VI| । п хрома (VI), которые атакуют боковую алкиль-
ную цепь.
Трудно сформулировать детальный механизм реакций окисления
такого рода, так как в реакции несомненно участвует металл в несколь-
ких степенях окисления. В случае перманганата считается вероятным,
что первоначальная атака реагента приводит к отщеплению атома во-
дорода, возможно, с последующим образованней эфира MnVI [148]:
R
I
Аг—С—п 4-Мпо;
I
R
./R
Аг—С/ - + МлОфГ
4R
R О
! II
— -* Аг—С—О—Alii—QII —> Дальнейшие реакции
I ’I
R О
На схеме 9.16 дано несколько примеров реакций окисления боко-
вых цепей ароматических соединений. В реакциях (3) и (5) окисление
завершается, не доходя до стадия образования карбоновой кислоты.
Второй класс углеводородных субстратов, селективное окисление
которых возможно при определенных условиях, — это бициклические
углеводороды [49]. Здесь предпочтительным участком первоначальной
атаки является положение в голове мостика, поскольку реакционная
способность различных связей С—Н изменяется в последовательности
третичная > вторичная > первичная. Однако первоначальные продукты
реакции далее уже не окисляются с такой же легкостью. Дегидратации
спиртов препятствует геометрия бициклической системы (правило
Бредта). Естественно, третичные гидроксильные группы, находящиеся
в голове мостика, не могут превращаться в кетонные группы; поэтому
окисление, начавшись с этого положения, останавливается на стадии
зи
СХЕМА 9.16; ОКИСЛЕНИЕ БОКОВОЙ ЦЕПИ В АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ
(I) [148а1
(76-76%)
(2) [1485]
(3) [148о]
(4) [148е]
(5) [1483]
СгОз1
Ас-гО
(65-66%)
спирта. Селективное окисление возможно, есди конкурирующие с, груп-
пировкой в голове мостика метиленовые группы менее реакционноспо-
собны. Наиболее полезным реагентом для введения функциональной
группы в ненапряженные бициклические углеводороды оказалась хро-
мовая кислота:
СгОз'
НОАСд Ас2О
(40-50%)
Реакция не удается с напряженными бициклами, такими как норборнен,
в которых активность фрагмента в голове мостика Понижена за счет
неблагоприятно высокой энергии интермедиата, как радикального, так
и карбениевого.
Сообщалась и о других случаях успешного селективного окисления
углеводородов реагентами, содержащими хром (VI), например, об окис-
лении qwc-декалина до соответствующего спирта [150]
i
он
НСгО,
---------->
8 ЗС мни
но здесь требуется тщательный контроль условий реакции, и даже при
этом описаны лишь немногие примеры, когда удалось получить про-
дукты окисления с высокими выходами.
С помощью тетраацетата свинца можно также осуществлять окис-
ление неактнвнрованных функциональными группами связей С-—Н, но
этот процесс неизбежно требует присутствия функциональной группы
(гидроксила) где-либо в другом месте молекулы [151]:
РЫОАсК
CH3(CHs)sCII2OH —:’
—(СНгЬСНз -р
Q ^.СНйСНз
342
Предполагают, что в этой реакции промежуточно образуются алеяп'**
ляты свинца [152]. Решающая стадия активации насыщенной цепи за-
ключается во внутримолекулярном отщеплении атома водорода алкок-
сильным радикалом;
, РкчОАш
%СН2(С11г),ОН------> RCHt(CHt)3OPb(OAe)t —> RCHs(CHs)3O. -f- Pb(OAc)3
. PbfOAch +
RCH3(CHS)3O • —RCH(CH3)3OH --------> RCH(CHS)3OH 4- Pb(OAc)3 + "oAc
RCH(CH3)3OH —> R—
О
Так как предпочтительное, переходное состояние для этого типа от-
щепления должно быть шестнцентровым
то основными продуктами реакции являются производные тетрагидро-
фурана. Часто обнаруживают и небольшие количества эфиров с шести-
членпым кольцом. ‘
В разд, 12.5 кн. 1 описаны некоторые другие синтетически полезные
реакции, которые проходят с внутримолекулярным отщеплением водо-
рода от деактивированной группы. Особое значение имеет развитый
Бартоном метод фотолиза нитритов, который важен для введения функ-
ций в метильные группы стероидов [153].
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
К- В. Wiberg (ed.), Oxidation on Organic Chemistry, Part A, Academic Press, New York,
NY, 1965.
S. Trahanovsky (ed.), Oxidation in Organic Chemistry, Part B, Academic Press, New
York. NY, 1973.
R. L- Augustine (ed), Oxidation, V. 1, Marcel Dekker, New York, NY, 1969.
R. L. Augustine, D. J. Trecker (eds.), Oxidation, V. 2, Marcel Dekker, New York, NY,
1971
L. J. Chinn, Selectron of Oxidants in Synthesis, Marcel Dekker, New York, NY, 197t.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА *
У. Уотерс. Механизмы окисления органических соединений. Пер. с англ./Пбд ред.
А, Н. Несмеянова. М., Мир, 1966. Г75 с.
Г. А. Толстиков. Реакции гидроперекиспогр окисления. М., Наука, 1976, 200 с.
ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В ТЕКСТЕ
1. К. В. Wiberg, Oxidation in Organic Chemistry. P, A. Academic Press, New York,
NY, pp. 69—72
2. A, H. Westheimer. .V. Nicolaides, J Am Chem, Soc. 71, 25 (1949).
3. M. Rahman, 1. Rdek, J. Am Chem Soc. 93, 5462 (1971).
4. P. M. Паес. 1Г S Trahanovsky, J. Am. Chetn Soc. 92, 1120 (1970).
5. R. B. Wiberg, S K. Mukhergee, J. Am. Chem. Soc. 96, 1884' (1974),
6 Al Doyle, R I Swedo J, Rocek, J. Am. Chem. Soc. 95, 8352 (1973).
6a. C. D. Hurd, R N Meinert, Org Synth. Il, 541 (1943) [СОП, 2, 424 (1949)]. ;
6б. E. J. Eisenbraun, Or%. Synth 45, 28 (1965),
6e. H A- Neidig, D L ~Funck, R. Uhrich, R. Baker, W. Kreiser, J. Am, Cfictn. Soc. 72,
4617 (1950)'
fje. H. C. Brown, С p. Garg, K-T. Liu, J, Org. Chem. 36, 387 (1971], ।
* Дополнения редактора.
343
63. .7. Meinwald. J. Crandall, Ip, £. Hymans, Org. Synth. 45, 77 (1965)'.
Ар. J C Collins, IP. Ц7 Hcss.F.J. Frank, Tetrahedron, Lett., 3363 (1968).
6ж. J. I, DeGraw, J. 0. Rodin.., J. Ord. Chem. 36, 2902 1971 .
6s. /?. Ratcliffe, R Rodehorst, J. Org. Chem. 35, 4000 (1970).
би. M A. Schwartz, J. D. Crowell, J. H. Musser, J. Am. Chem. Soc. 94, 4361 (1972).
6k. J. C. Collins, W. VC Hess, Org Synth 52, 5 (1972).
7 . G. 7. Poos, G. E. Arik, J. E. Dey Ur, L. H. Sarett, J. Am. Chem. Soe. 75, 422
(1953).
„ 3. IP. S. Johnson, IF. A. Vredenburgh,, J. E, Pike, .1. Am Chem. Soc. 82, 3409 (1960);
IF. 3. Allen, S. Bernsten, R. Litlell, J. Arn Chem. Soc. 76, 6116 (1954). '
9 7. C. Collins, Ip. IP, Hess, F. J, Frank, Tetrahedron Left., 3363 (1968).
10 R. Ratcliffe, R. Rodehorst, J, Org. Chem. 35, 4000 (1970).
IL IP. A. Mosher, D. M. Preiss, J Am. Chem. Soc. 75, 5605 (1953).
12. D. G. Lee, in; Oxidation, V. 1, R. L. Augustine (cd.), Marcel Dekker, New York, NY,
1969, pp. 66—70.
13. 7. M. Goldman, J. Org Chem. 34, 1979 (1969).
13a.E. F. Pratt, J. F. Van De Castle, J Org. Chem. 26, 2973 (1961).
136. /. M. Goldman, J. Org. Chem. 34, 1979 (1969).
13e. L. Crombie, J. Crossley, J. Chem. Soc., 4983 (1963).
13г. E. P. Papadopoulos, A, Jarrar, С, H. Jssldorides, J. Org. Chem. 31, 615 (196G).
13Й.Atlenburrow, .4. F. B. Cameron, J, H. Chapman, R, M. Evans, B. A. Hems,
A. B. A. Jansen, F. Walker, J Chem Soc. 1094 (1952).
14. R. M. Moriarty, H. Gopal, T. Adams, Tetrahedron Lett., 4003 (1970).
15. J. L. Courtney. 7(. F. Swansboroagh, Rev. Pure Appl. Chem. 22, 47 (1972); D G Lee,
Л1. van den Engh, in: Oxidation Part B, IP. S. Trahanovsky (ed.), Academic Press,
New York, NY, 1973, Chap. IV
16. Reviews:7. G. Moffat, in: Oxidation, V. 2, R. L. Augustine D ,L Trccker (eds.),
Marcel Dekker, New York, NY, 1971, pp. 1—64; W. IF. Epstein, F. IP. Sweat, Chem.
Rev. 67, 247 (1967). i
17. K. E. Pfilzner, I. G. Moffatt, J Am. Chem. Soc. 87, 5061 5670 (1965).
18. J. G, Moffatt, .1 Org. Chem. 36, 1909 (1971).
19. J. R. Parikh, Ip. von E. Doering, J. Am. Chem. Soc. 89, 5505 (1967).
20. J. D. Albright, L. Goldman, J. Am. Chem Soc. 89, 2416 (1967).
21. K. Onodera, S. Hiraiw, Lr, Kashlmura, J. Am. Chem. Soc. 87, 4651 (1965).
22. E. J. Corey, C. U. Kim, J. Am Chem. Soc. 94, 7686 (1972).
23. E. J. Corey, C. U. Kim, Tetrahedron Lett., 919 (1973).
23a. 7. G. Moffatt, Org. Synth 47, 25 (1967).
/ 236. J. A. Marshall, G. At Cohen, J Org. Cliem. 35, 877 (1971).
23e. E. Houghton, J. E, Saxton, .1 Chem. Soc C, 59a (1069).
24. C. Djerassi, Org React. 6, 207 (1951) [OP. 6, 235 (1953)].
25. P. D. Bartlett, IP. P. Giddings, J. Am. Chem Soc. 82. 1240 (1960).
25o. К. B. Wiberg, К A, Saegebarth. J. Am. Chem Soc. 79. 2822 (1957).
256. E. J, Witzeman. IP. L. Evans, 11. Haas, E. F. Schroeder., Org. Svnth. Il, 307 (1943)
[СОП, 2, 65 (194&)].
25e. E. Ghera, R. Szpigielman, E. Wenkert, J. Chem. Soc C, 1479 (1966).
25a. E. E. Smissnian, J. T. Suh. M. Oxman, R. Daniels, J. Am, Chein. Soc. 84, 1040
(1962)
26. А'. B. Wiberg, Oxidation in Organic Chemistry, Academic Press, New York NY
pp. 125—142.
27. F. Freeman, P. J. Cameron, R. H. DiiBois, J. Org. Chem. 33, 3970 (1968).
28. F. Freeman, R. 11 DuBois, T. G. McLaughlin, Org. Synth. 51, 4 (1971)
29. ?. Freeman, P. D McCart, H. J. Yamachlka, J. Am. Chem. Soc. 92, 4621 (5970);
F. Freeman, K- IF. Arledge, J. Org. Cliem. 37, 2665 (1972).
30. К. В Sharpless, А. У. Teranishi, J Org. Chem 38. 185 (1973).
31. D. Stsiern, Organic Peroxides, V. 11, Witey-lnterscience New York NY 1971
pp. 355—533.
32. R. N. McDonald, R. N. Steppel, J. E. Doresen, Org. Svnth. 50, 15 (1970).
33. V. V. Schwartz, J, N. Blumbergs, J. Org. Chem 29, 1976 (1964).
34. В. M. Lynch. К H. Pausacker, J. Cliem Soc. 1525 (1955),
35. IP. D. Emmons, A. S Pagano, J. Am Cliem Soc. 77, 89 (1955).
36. C. A Bunton, G. J. Minkoff, J. Chem See 665 (1949).
37. G. B. Payne, Tetrahedron 18, 763 (1962)
38. H. Kwart, T, Takeshfia, J. Org. Chem 28, 670 (1963).
39. R. G. Carlson, H. S. Behn, J. Org Cliem 32, 1363 (1967).
40. H. B. Henbast. R A L Wilson, J. Chem. Soc. 1958 (1957),
40a. H Hibbert, P. Burt. Org Synth I. 481 (1932) [СОП, 1, 321 (1949)].
4Л6.Г J. Corey, R. L. Dawson, J. Am. Chem Soc. 85, 1782 (1963).
40s. IP. D. Emmons, ,4. S. Pagano, J Ain. Chem. Soc 77, 89 (1955).
40г. L. A. Paquette, J. H. Barrett, Org Svnth 49, 62 (1969).
40d. J?. L. Wasson FL 0 House. Org Svnth. IV, 552 (1963).
/ 40г. G. B. Payne, р IL Williams. J Orgt Chem. 26, 65! (1961).
40.w IF. J, Linn, Org. Synth. 49, 103 ; 1969).
344
4<J3.H. Newman, R. B. Angier. Tetrahedron 26, 825 (1970).
40 n.Л. Roebuck, 11 Whr,s. Org Synth. Ill, 217 (1955) [СОП, 4, 559 (1953)].
40k. J. E. Horan, R. IF. SCncssfer, Org. Synth. 41, 53 (1961) [СОП 12, 76 (1964)].
40л. T. R. Rally, ,1. Org Chon 37, 3393 (1972).
40.4 . Л1. Korach 1) R Siclsen, W H. Rideout, Org. Synth. 42, 50 (1962).
41. B. Rickborn, D. K. Mimphy. J Org. Chem. 34, 3209 (1969).
42. R. E. Pwker, N, S. ;snn< s, Chem. Rev. 59, 737 (1959).
43. C. A. Stewart, C .4. VanderWerf. J. Am. Chem. Soc. 76, 1259. (1954).
44. S, lFms(eiA, /_ 7 Ingraham, J Am. Chetn. Soc. 74, 1160 (1952).
44a. C. A. Stewart, C. A. pondeHFerf, J. Am. Chem. Soc. 76, 1259 (1954).
446. S. Winslein, L. I... irigrahant, J. Am. Chem. Soc. 74, 1160 (1952). ।
44a. F, G. Bardwell, R, R. Frame, J. G. Strong, J Org. Chem. 33, 3385 (1968) .
44г. A Gagis, A. Fusco, J. T. Benedict,,! Org. Chem. 37, 3181 (1972).
44d. G, Berli, F. Boltarl, P. L. Ferrarini, B. .Macchia, J. Org. Chem. 30, 4091 (1965).
44e. M. L. Rneppel. 11. Rapoport, J. Am. Chem. Soc. 94, 3877 (1972).
44m:. T. Colctough, J 1. Ctmneen, C. G. Moore Tetrahedron 15, 187 (1961).
44з. D. M. Harness, H O. Bayer, J. Org Chem. 28, 2283 (1963).
44м. C. A. VanderWerf, R. У. Heisler, IF. E. McEwen, J. Am. Chem. Soc. 76, 1231
(1954).
45. S'. Krisfinamurlfiy, R. AT. Schubert, fj. C. Brown, 3, Am. Chem. Soc. 95, 8486 (1973).
46. M, N, Rericli, E. L. Eliei, J. Am. Chem, Soc. 84, 2356 (1962); E: C. Ashby, J. Prat-
her, J, Am Chetn. Soc. 88, 729 (1966); P. T. Lansburu, D. J. Scharf, V. A. Patti-
son, J. Org Chem. 32, 1748 (J967); B, Rickborn, IF. E. Lamke, 11, J. Org. Chem.
32, 537 (1967), D. K. Murphy, R. L. Alumbaugh, B. Rickborn, J. Am. Chem. Soc.
91, 2649 (1969).
47. D. J. Pasto, С. C, Gumbo, J. Hickman, J. Am. Chem. Soc. 88, 2201 (1966).
48. H, C. Brown, N. M. Yoon, J. Am, Chem Soc. 90, 2686 (1968).
49. H. C, Brown, S. Ikegami, J. H. Kawakami, J. Org. Chem. 35, 3243 (1970).
49a. D. K. Murphy, R. L. Alumbaugh, B. Rickborn, J. Am. Chem. Soc. 91, 2649 (1969);
H. C. Brown, N. Л1. Yoon, J. Am. Chem. Soc. 88, 1464 (1966).
496.К. B. Wiberg, W.-F. Chen. J. Org. Chem. 37, 3235 (1972).
49a S. Krishnatnurliiy, R Л1. Schubert. H. C. Brown, J. Am. Chem. Soc. 95, 8486 (1973).
49г, В. Rickborn, J. Quartucci, J. Org Chem. 29, 3185 (1964).
49d,77. C. Brown, S. Ikegami, J. H. Kawakami, 3. Org. Chem. 35, 3243 (1970);
E. M. Kaiser, C. G. Edmpnds, S. D, Grubb, 3. IF. Smith, D. Tramp, J. Org. Chem.
36, 330 (19711.
50 R. P. ThummeJ, В Rickborn, J Am Chem Soc. 92, 2064 (1970).
51 . A. C. Cope, G. A. Berth-told, P. E. Peterson, S. H. Sharman, J. Am. Chem. Soc, 82,
6370 (1'170).
52 7. K. Crandall, J Org. Chem. 29, 2830 (1964); J. K, Crandall L.-H. C. Lin J. Am.
Chem. Soc. 89, 4526, 4527 (1967). _ _
52a. Л. С. Cope. J, K. Heeren, J. Am Chem. Soc. 87, 3125 (1965).
526 . Л K. Crandall, L-H. C. Lin, J. Org. Chem. 33. 2375 T1968).
52s. R. P. Thummel, B. Rickborn, 3. Org. Chem. 36, 1365 (1971).
52г. С, C. Price, D- D Carmelite, 3 Am. Chem. Soc 88, 4039 (1966).
53. J. M. Coxon M. P. Hartshorn, IF. 7. Rae, Tetrahedron 26, 1091 (1970).
54. B. Rickborn, R. M. Gerkin, J. Am. Chem. Soc- 93, 1693 (1971).
55. H. Hart. L. R. Lerner, 3 Org. Chem. 3,2; 2669 (1967).
56 ~ R. N. Mt Donald, T. E. Tabor, 3 Am: Chem. Soe 89, 6573 (Ю67).
57. K. I... WHiamson J. I. Coburn, M. F. Herr, J. Org Chem. 32, 3934 (1967).
58. R. G. Carlson, J. К Pierce, J. Org. Chem. 36, 2319 (1971).
59. K. L. Wilhamson, IF. S. Johnson, J. Org. Chem. 26, 4563 (1961).
60. R. U. Lemieux. E. von Rudloff, Can. J Chem. 33, 1701, 1710 (1955); E. von Rttd-
loff, Can. ,1 Chem. 33, 1714 (1955).
61. R. Pappo, D. S, Allen, Jr,, R. U. Lemieux, W. S. Johnson, J Org: Chem. 21, 478
(1956).
62. H. Vorbracpgen. C. Djerassi, 3. Am. Chem. Soc. 84, 2990 (1962).
63 W. G. Dutdmii-, L. E. Friedrich, J. Org. Chem. 37, 241 (1972).
63a. R. Pappo, D. S, Allen, Jr., R. П. Lemieux, IF. S, Johnson, J. Org. Chem. 21, 478
(1956)
636. R. U.'Lemieux E von Rudloff, Can. J. Chem 33, 1701 (1955).
63s. M, G. Reimn kc L R Kray, R. F. Francis J. Org Chem. 37, 3489 (1972).
63г M. S. Raasch, I E. Castle, Org Synth. 42, 44 (1962).
63d. 0 Grumindt, R Egan. A. Buck, Org. Synth. Ill, 449* (1955) [СОП, 4, 142 (1953)].
64. J. Rocek, J. C. Drozd, J. Am. Chem. Soc. 92, 6668 (1970).
65. A. K. Awasflci, Л RoFek J. Am. Chem. Soc. 91, 991 (1969).
66a: P. S. Bailey, Chen;. Rev. 58, 925 (1958).
666. R, IF, Murray Aw Chem. Res. 1, 313 (1968).
67. P. R. Story, E. ,4. Whited, J. A. Alford, 3. Am. Chem. Soc. 94, 2143 (1972).
68. P. S. Bailey, J. A. Thompson, В A, Shoulders, J. Am Chem. Soc. 88, 4098 (1966).
69. L. A. Hull J C Hisatsnne. J. Helcklen. J. Am. Chem. Soc. 94, 4856 (1972).
70. L. J. Durham, F. L, Grconwcod, J. Org. Chem. 33, 1629 (1968).
345
71. Р. 7?, Story, I. A. Alford IP. C. pay, I. R. Burgess, J. Am. Chem. Soc. 93, 3044
(1971).
72. F. L. Greenwood, L. J. Durham, J Org. Chem. 34, 3363 (1969).
73. 5. Fliszar, L Carles, J. Am, Chem. Soc. 91, 2637 (1969).
74. N. L. Bauld, J, A, Thompson, С Ё. Hudson, P. S. Bailey, J. Am. Chem. Soc. 90,
1822 (1968); R. P. Lattimer, R. L. Kuczkowski, C. №. Gittes, J. Am. Chem. Soc. 96,
348 (1974).
75. J. Renard, S. Fliszar, J. Am. Chem Soc 92, 2628 (1970).
76. S. F Us car, J. Carles, J. Am. Chem. Soc. 91, 2637 (1969).
77. IP. P, Keaveney Af. G. Berger, L J. Pappas, J. Org. Chem. 32, 1537 (1967).
78. /. f, Pappas, IP. P. Keaveney, E. Gancher M. Berger, Tetrahedron Lett, 4273
(1966). .
79. J. J, Pappas, Ip. 'P. Kectvetiey, At. Berger, R, У. Rush, 3. Org. Chem. 33, 787 (1968),
80. IP. S. Knowles, Q. E. Thompson, J. Org. Chem. 25, 1031 (i960).
8i. A. Furlerimeier, A F first, .4. Langemann, G, Waldvogei, P. Hocks, U. Kerb, R. Wie-
chert, Helv Chim. Acta, 50, 2387 (1967).
82 R. If. Callighan, M. H. Wilt, J. Org Chem. 26, 4912 (1961).
83. A. L. Henne, P. Hill, J Am. Chem Soc. 65. 752 (1943).
84 F. L. Greenwood, J. Org Chem, 20, 803 (1955).
84a. R. H. Callighan M. H. Will, J Org. Chem. 26, 4912 (1961) .
846. IP. E. Noland, J. H. Setlstedi, J. Org. Chem. 31, 345 (1966).
:84b J. }, pappas, IP. P. Keaveney, M, Berger, R. V. Rush, J. Org- Chem. 33, 787 (1968).
8.4г . Af, L, Rueppel, H. Rapoport, J. Am. Chem. Soc. 94, 3877 (1972).
84д. Л E. Franz, IP. S. Knowles, C. Osach, J. Org. Chem. 30, 4328 (1965),
84c. 7. L. Eichelberger, J. K. Stille, I Org. Chem, 36, 1840 (1971) .
85. C. A. Burden, in: Oxidation in Organic Chemistry, К В. Wiberg . (ed.), Academic
Press, New York, NY, pp. 367—-388; A, S. Perlin, in: Oxidation, R. L. Augustine
(ed.), Marcel Dekker, New York, NY, 1969, pp. 189-204.
86. С. C. Price, Af. Knell, 3, Am. Gftem. Soc: 64, 552 (1942).
87. C. A. Bunton, V. J. Shiner, Jr., 3 Chem. Soc. 1593 (I960).
88 C. A, Bunton, in; Oxidation in Organic Chemistry, K. Wiberg (ed.), Academic Press,
New York, NY, 1965, pp. 398—405; IP. S. Trahanovsky, J. A. Gilmore, P. C Heaton,
J. Org. Chem. 38, 760‘ (1973).
89 R. Crieger, E. Hoger, G. Huber, P Kruck, F. Markischeffel, H. Schellenberger, Jus-
* lus Liebigs Ann. Chem 599, 81 (1956).,
90 R. A. Sheldon, 7. К Kochi, Org. React. 19, 279 (1972).
91- 7. K. Kochi, J, D Sacha, J. Org. Chem. 33, 2746 (1968).
92. /• D. Bacha, Z. K. Kochi, Tetrahedron 24; 2215 (1968).
93. С. V. Wilson. Оте React. 9, 332 (1957) [OP, 9, 445 (1959)].
94. J. S Meek, D. T. Osuga, Org. Synth. V, 126 (1973).
95, A. McKUlop, D. Bromley, E. C. Taylor, J. Org. Chem. 34, 1172 (I960),
96. E. Grovenstein, Jr, D. V. Rao, J. W. Taylor, ,1 Am. Chem. Soc, 83, 1705 (1961).
97. R. Criegee, E. Bachner, Chem Ber. 73, 563 (1940). !
98. 7. E. Leiffler, J Org Chem 16, 1785 (1951)
99. К- B. Wiberg, R. D. Geer, J Am Chem. Soc. 87, 5202 (1965); Rocek, A. Riehl,
J. Am. Chem. Soe. 89, 6691 (1967).
ICO. К В. Wiberg, 0, Aniline, A. Gatzke, J. Org Chem. 37, 3229 (1972).
101. 7. Rocek, A. Riehl, J. Ofg. Chem 32, 3569 (1967),
102. R, Criegee, in: Oxidation in Organic Chemistry, К: B. Wiberg (ed.), Academic
Press, New York, NY, 1965, pp. 305— 312
103. I. D. Cocker, И. B. Henbest, G. H. Phillips, G. P... Slater, T). A. Thomas, 3. Chem.
Soc , 6 (1965).
104. ,E. Vedejs, J. Am. Chem. Soc 96, 5945 (1974).
105. К- B. Wiberg Ox id abort in Organic Chemistry, Academic Press, New York, NY,
1965, pp. 172-178.
106 I A Pearl, Org Svnth. IV, 972 (1968) fCOIT. 4, 119 (1953)].
in? Y Ogata, Y. Sawa'ki J. Org Chem. 37, 2953 (1972),
108. С. H, Hassall, Org React 9, 73 (1957) [OP, 9. 82 (1959)].
109. H. 0 House, Modern Synthetic Reactions, Second Edition, IP. A. Benjamin, Menlo
Park, CA. 1972, p. 325-
110. P A. S. Smith, in: Molecular Rearrangements, P. de Mayo (ed.), Intersciefice, New
York. NY. p 584. ' . !
111, IP. E, Doering, L. Speers, J. Am Chem. Soc 72. 5515 (1050).
112. Af F. Hawthorne, IP D Emmons, K- S. McCallum, J. Am. Chem. Soc. 80, 6393
(1958), 7 Meinwald, E. Frauenglass, .1. Am. Chem. Soc. 82, 5235 (1960).
112a. T. H. Parlituenl M. IP Parliment I S. Fagerson, Chem. Ind., 1845 (1966),
1126. P’. S Starcher, В Phillips, J. Am. Chenr Soc. 80. 4079 (1958).
112л. S. A Monti, S..S. Yuan, J. Org. Chem. 36, 3350 (1971).
112г.7, Meinwald, E. Frauenglass,.>,l. Am. Chem. Soe. 82, 5235 (I960).
112d. Ip. D. Emmons, G, В Lucas, J. Am Chem. Soc. 77, 2287 (1955);
112e. К. B. Wiberg, p IP Ubersax. .L Org Chem 37, 3827 (1972).
113. С. H, Hassall, Org React, 9S 73 (1957) [OP, 9, 104 (1959)].
346
114, N, C. Beno, F. E. Billups, К. E. Kramer, R, R. Laslomisky, J. Org. Chem. 35, 3Q80
(1970).
115. J. N, Gardner, T. L. Popper, F, E. Carlon, 0. Gnol, H. L. Herzog, J. Org, Chem.
33, 3695 (1968).
119. A W. Gardner, F. E. Carion, 0. Gnaf, J. Org, Chem. 33, 3294 (1968).
117. G. A. Russell, 4. G Bemis, J. Am. Chem. Soc. 88, 5491 (1966).
118. G. Buchi, К E Matsumoto, H. Nishimura, Ji Am. Chem. Soc. 93, 3299 (1971).
119. R. Volkmann. S. Danishefsky, У. Eggler, D. jM. Solomon, J. Am. Chem. Soc. 93,
5576 (1971).
120. E. N. Trachtenberg, jn; Oxidation, R. L. Augustine (ed), Marcel Dekker, New
York, NY, 1969 .
121. E. J. Corey, A. p. Schaefer, J- Am. Chem. Soc. 82, 918 (i960).
122. С. C. Hath С. V. Banks, H, Diehl, Org. Synth. 1V, 229 (1963) [СОП, 4, 213
. (1953)].
123 H. A. Riley, A. R. Gray, Org. Synth. Il, 509 (1943) [С0П. 2 507 (1949)].
124, L. T. Sandborn, E. F. Bonsquet, Org. Synth. l> 512 (1932) [СОП, 1, 412 (1949)1.
125. L. A Smith, W. F. Prichard, L. J. Spillane, Org. Synih. HI, 302 (1955) [СОП, 3,
182 (1952)1.
126. F. G. Dauben, Л1. Lorber, D. S. Fullerton, J. Org. Chem. 34, 3587 (1969),
127. К- B, Wiberg. S Q. Nielsen, J. Org. Chem 29, 3353 (1964).
128. A. Nickon, П F. Bugli, J. Am Chem. Soc. 83, 1498 (1961).
129. A. P. Schaap, G. R, Faler, 3, Am, Chem. Soc. 95, 3381 (1973); N. Al. Hasty,
D. R. Reams, J. Am. Chem Soc. 95, 3380 (1973); F. Fenicat, B. R, Kearns, P. Ra-
dlick, 3. Am. Chem, Soc, 95, 7888 (1973),
130. C. S. Foote, T. T. Fujimoto, F. C. Chang, Tetrahedron Lett., 45 (1972).
131. D. R, Kearns, Chr?m. Rev. 71, 395 (1971).
131a. C. S. Foote, S. Wexler, J. Am. Chem. Soc? 86, 3880 (1964),
1316. C. S. Foote, S, Wexler, J. Дщ. Chem, Soc. 86, 3879 (1964)
131a. R. F. Murray, Ah L. Kaplan, J. Am Chem. Soc. 90, 537 (1964)'.
131г. H. H. Wasserrnan, J, R. Scheffer, A L. Cooper, J. Am, Chem. Soc. 94, 4991 (1972).
132. P. B. Merkel, D. R. Kearns, J. Am. Cliem. Soc. 94, 1029, 7244 (1972).
133. K- R- Kopecky, H. J, Reich, Can, J Chem. 43, 2265 (1965).
134. C. S. Foote, R. W. Denny, J- Am.’Chem. Soc. 93, 5162 (1971).
135. F. A. Litt, A. Nickon, Oxidation of Organic Compounds — 111, Advances in Che-
mistry Series, № 77, American Chemical Society, Washington, DC, 1968, pp. 118—
132.
136. F. Fenical, D- R Kearns, P. Radlick, J. Am. Chem. Soc, 91, 3396 (1969),
137, S. Mazur, C. S. Foote, J. Am. Chem. Soc, 92, 3225 (1970),
138. P. B. Bartlett, Л- P. Schaap, A Am. Chem. Soc., 92, 3223 (1970).
139. C. S. Foote, S. Wexler, F. Ando, R. Higgins, J, Am. Chem. Soc. 90j 975 (1968).
140, С. H. Foster, G A. Berchtold, J. Am. Chem. Soc, 94, 7939 (1972).
140a. C. S. Foote, S. Wexler, F. Ando, R. Higgins, J. Am. Chem. Soc. 90, 975 (1968).
1406. R, F. Murray, Л). A. Kaplan, J. Am. Chem. Soc 91, 5358 (1968).
140я. K- Collnick, G. Schade, Tetrahedron Lett., 2335 (1966).
140г. R. A. Bell, R, E. Ireland, A, N. Meader, J. Org. Chem. 31, 2536 (1966).
141. E. N. Trachtenberg, in: Oxidation, V. 1, R- L. Augustine (ed.), Marcel Dekker, New
York, NY, 1969, p. 119—187. Ъ
142. J. P, Schaefer, id Hordaih, H. p. Klein, J. Org. Chem. 33, 2647 (1968).
143. E. N. Trachtenberg, С, H Nelson, J. R. Carver, J. Org. Chem. 35, 1653 (1970).
144. U. T. Bhalerao, H, Rapoport, 3. Am. Chem. Soc. 93, 4835 (1971).
145. К В- Sharpless. R, F. Lauer, J. Am Chem Soc. 94, 7154 (1972).
146. A Colonge, M. Reytnermier, Bull. Soc, Chirm Fr., 1531 (1955).
147. iC B. Shafpless, R. F. Lauer, J. Org. Chem. 39, 4Й9 (1974).
147a. R. B. Woodward, T. J. Katz, Tetrahedron 5, 70 (1959).
1476, E. N. Trachtenberg, J, R. Carver, J. Org. Chem. 35, 1646 (1970).
147a. U. T. Bhalerao, H. Rapoport, J Am. Chem. Soc 93, 4835 (1971).-
148. R. Stewart, hr Oxidation in Organic Chemistry, К. B. Wiberg (ed), Academic
Press, New York, NY, 1965, pp. 36—41; J. I. Brauman, A. A Pandeli, J. Anr. Chem.
Soc 92, 329 (1970)
148a. H. T. Clarke! E. R. Taylor, Org. Synth. II, 135 (1943) [СОП, 2, 556 (1949)].
i486. A. Friedman, Org. Synth 43, 80 (1963); L. Friedman, D. L. Fishel, iL Skechter,
J. Org, Chem 30, 1453 (1965).
!48a.A Cason, Org Synth. 111. 3 (1955) [СОП, 3, 79 (1952)].
148г. A. F. Singer, S. jW. McElvain Oro Svnth. Ill, 740 (1955) [СОП, 3, 145 (1952)].
I486. T. Nishimura, Oi-g. Synth. IV, 713 (1963). . ' 1L
149. R. C. Binghani, P. o. R. Scirleuer, J. Org. Chem 36, 1198 (1971).
15a R. S. Wiberg. G Foster, J Am. Chem. Soc, 83, 423 (1961).
151. V. M. Micouii, R. 1. Mamuzic, D, Jeremie, M, L. Mihailovic, Telhrahedron 20, 2279
(1964).
152. K. Heusler, J Kalvoda, Angew Chem. 76, 518 {1964),
153. D. H. R, Barion, J. Beaton, L. E. Geller, Al. M Pechet, J. Am. Chem Soc. 83, 4076
(1961),
347
ЗАДАЧИ
"(Литература к задачам приведена на стр. 440)
в каждой из следующих реакций;
— 9.1. Укажите продукты, ожидаемые
СНзСООН
СгОз
НО ОН
(0
— 9.2. Если стиролы общей формулы (7) подвергнуть фотоокислению с последующим
восстановлением, то продуктом реакции оказывается смесь спиртов (8) и (9). Соот-
ношение спиртов (8) ; (9) почти неизменно и равно 2,6; 1 для девяти замешенных сти-
ролов с заместителями X, изменяющимися по своей электронодонорной способности от
л-метокси- до п-циапогрупп. Какой вывод о переходном состоянии в реакции фото-
окисления можно сделать, исходя из этого результата?
— 9.3. 4-Метнлциклогексен обнаруживает низкую етереоселактивность при эпоксиди-
рований, преобладает транс-эпоксид (54:46). г(ас-4,5-Димети.чциклогексен образует пре-
имущественно (с соотношением 87 : 13) трап с, транс-4,5-д в м ети лцп к лотексен оке ид. Объ-
ясните причины различий.
— 9.4. Перечислите окисляющие агенты, которые можно использовать в каждой из сле-
дующих реакций окисления:
348
— 9.5. Предложите приемлемые механизмы следующих реакций окисление осуществляе-
мых солями таллнн(Ш);
(<0
(б)
сн3он^
О
---ССН3 4- Т1(ЫОз)з
(85%)
н2О
(84%)
СНг=СНСП2СНгОН+ Т£(С(О4)з
— 9.6. Предскажите, к каким продуктам приведут следующие реакции окисления. По-
старайтесь оговорить стерео.химию реакции, если возможно образование стереоизомеров.
— 9.7. При окислении каждой из следующих молекул, необходим тщательный кон-
троль условий реакций, чтобы предотвратить возможность изменений в других фра гм ви-
дах молекулы. Предложите для каждого случая оптимальный реагент для достижения
требуемой селективности. Обоснуйте Ваш выбор.
319
о
— 9.8. При окислении изомерных циклогексанонов хромовой кислотой аксиальные гид-
роксильные группы реагируют быстрее, чем экваториальные. Например, транс-4-Трет-
бутил циклогекс а но л в 3,2 раза менее активен, чем чне-изомер. В случае цис- и транс-
3,3,5-триметилциклогексанола различие еше больше: транс-спирт активнее цис-изомера
более чем в 35 раз. Согласуются ли эти данные с механизмом, приведенным на
с, 309? Какую дополнительную информацию о механизме реакции можно получить из
этих данных? Дайте объяснения.:
— 9.9. Сформулируйте
механизм, объясняющий каждую из следующих реакций:
{fija/iG’HSOMepbi
нс о0разуются)
СН2=О
350
— 9.10. Описан прямой метод превращения альдегидов в сложные эфиры. Он применгш
к а, р-ненасыщенным и ароматическим альдегидам. При проведений1 реакции перемеши-
вают в течение нескольких часов альдегид с цианидом натрия и диоксидом мартап-
na(IV) в метанольном растворе, содержащем немного уксусной кислоты. Продуктом
реакции является метилОйьш эфир а, (3-пен асы щепной иди ароматической карбоновой
кислоты. Укажите, что определяет эффективность этой методики.
— 9.11. Помимо РЬ(ОАс)4 и иернодат-йоиов, существует еще одни реактив, вызываю-
щий расщепление гликолей, а именно, церий(1У)аммонийнитрат (CAN). Проведено не-
сколько сравнительных исследований активности РЬ(ОАс)4 и CAN в уксусной кислоте.
Ниже приведены данные по зависимости реакционной способности от структуры для
этих двух окислителей. Можете ли Вы предложить механизм окисления с помощью
CAN? ,
ОН он
* I I
ХС6Н4—Cfl—CH—С6Н4Х
X Отяосвтедъные скорости реакции с X Относительные скорости реакции с
PbfOAcli CAN Pb(OAc)t CAN
и-СНз 2,6 1,0 л<-СНз 1,8 1,8 H (мезо) 1,0 1,0 И (DL) 8,3 0,9 л-С1 0,40 1,8 л-Вг 0,45 1,1 Л-С1 0,24 1,4 H-NOa 0,062 1,2 Н (монометиловый 0,17 0,05 эфир диола) i ।,
—9.12. Предложите методы проведения указанных ниже синтезов. Для этого может
потребоваться несколько стадий, но в каждом случае по Меньшей мере одна из них
должна заключаться в окислении. i
СООСНз
.-С СНз
(I
О
351
-^9.13. Ниже представлены схемы нескольких многостадийных синтезов, в которых
используется окисление. Укажите реагенты или последовательности реакций, с помощью
которых можно осуществить каждое из помеченных буквами превращений. Для этого
моябет потребоваться до четырех стадий.
:! i .COOr И
CH^Cll.’l* .I-'11,,
IЛ 1
СН3СО<
II Н
о
352
(ж)
О
II
HCNH
СНдСб Yc^CH^CH,
, хЪ о v_/°
HCNH
— 9.14. Исследовалось окисление оптически чистого алкена (10) синглетным кислоро-
дом. Основным продуктом реакции (после восстановления промежуточного гидроперо-
ксида) оказался спирт (II). Продукт, имеющий /?-конфигурацию, содержат водород
и не Содержит дейтерия при атоме С-4. Продукт с 5-конф игу рацией содержит только
дейтерий при атоме С-4. Оба продукта образуются в равных количествах. С каким
механизмом окисления синглетным кислородом лучше согласуется этот результат —
с «синхронным» или с «перэпоксидным»?
Н ,
Нх Л ?
С с,
, , [ V"CH3
(СН3)2СН н
"Ъ-сС Н3с. у
4 ХС“СМ3 + (СН3)аСН->С-С
н он ГСНз
— 9.15. Фотоокисление 2,5-диметилгексадиена-2,4 при низких температурах приводит к
нестабильному аддукту, который разлагается при температуре несколько выше комнат-
ной, образуя ацетон и 4-метнлпенгеп-2, Напишите структуру этого продукта. Можно
ли считать обычным образование продуктов этого типа из диенов? Если нет, то в чем,
может заключаться необычность данного соединения? _ _
— 9.16. Разработан метод введения двойной углерод-углеродной связи в «,₽-положе-
ние к карбонильной группе. Сначала кетон, альдегид или эфир превращают в а-фенил-
селенндное производное, обычно реакцией с PhSeCl. Далее это производное обрабаты-
вают пероксидом водорода или периодаг-ионами:
О PhSe О О
II ' I И , Ю) И
RCHaCHiCR' —-> RCH2CH—CR ----------> RCH=CHCR'
Предложите в общем виде механизм, который мог бы объяснить эту реакцию.
12 Зак. S10
353
— 9.17. Описан метод синтеза озонидов без использования озона. Он заключается в
фотосенснбилиэнрованном окислении раствора диазосоединения и альдегида. Пр ед л о*
жйте механизм реакции.
Ph2CN2 4- PhCH=O
О
О2, JlV
1 ' >
сенсибилизатор
CHPh
— 9.18. Переокисление карбонильных соединений при озонолизе можно предотвратить
добавлением к реакционной смеси тетрацианэтилена. Стехиометрия реакция такова;
NC\ /°\ /CN
RiC=CRa-MNC)aC=C(CN)a+Os —> 2RaC=O + ;С----------(Г
NCZ XCN
Предложите приемлемый механизм, с помощью которого мощно было бы объяснить
влияние тетрацианэтилена. Согласуется ли Ваш механизм с тем фактом, что именно
тетради ан этилен является особенно эффективным алкеном для этой цели? Объясните
Йрящшы такой эффективности. 1
— 9.19. Исследования механизма окисления синглетным кислородом были проведены на
адамантилидеиадамаптане (12). При проведении реакции в метил-трет-бутил кето не, ис-
пользуемом в качестве растворителя, обнаружены показанные ниже продукты реакции;
12
Какое отношение этот результат имеет к вопросу о перэпоксидном интермедиате в ре-
акциях окисления синглетным кислородом?
— 9.20. При окисления спиртов смесью диметилсульфоксида с уксусным ангидридом
часто образуются метил тиомети левые эфиры;
дмео
RsCHOH - Де 3~*- Ri&^+RaCHOCHaSCH,
Напишите механизм реакции, с помощью которого можно было бы объяснить образо-
вание этих побочных продуктов.
— 9.21. Получены следующие количественные данные по озонолизу замещенных стиро-
лов а растворе ССЦ: р =—0,91; ДЕа as 11,5 ккал/моль; AS* as 18 ± 2 э, е. Реакция
имеет первый порядок как по стиролу, так и по озону, если за реакцией следят по ис-
чезновению озона. Могут ли эти данные дать информацию о том, какая стадия , в ме-
ханизме озонолиза, представленном на схеме 9.10, определяет скорость реакций?
— 9.22. Замечено, что прп озонировании несимметричных олефинов в метаноле часто
одна тип раскрытия сильно преобладает над другим, например;
ООН ООН
Оз I I
———> РЬСНОСНз 4- (СНз)аС=О 4- PhCH=O 4- (,0Н3)2СОСН3
GrlgUxl *-----------;т — _ , I . '
' (3%) , (97%)
Как можно объяснить этот пример региоселективного расщепления?
— 9.23. Показано, что стереоизомеры (13) и (14) сильно отличаются по реакционной
способности по отношению к синглетному кислороду. Изомер (!3) окисляется до (16),
тогда как изомер (14) не реагирует в аналогичных условиях. Объясните причины раз-
личий.
Н3С
\>Н3
13 'J.4 15
354
—-'9^24Г“Обработка эпоксиэфира (16) хлористом" водородом в”эфире приводит к пока*
занным ниже продуктам.
О
<16) ... . ....II..
сн3 о (снз)зснотн3с
I II на Н3СЧ
(СН,)гС—СН-ССНгОССН(СН3)2 —* УУ +
. о сн3 НзС о
О СН3 О СНз о
II I II I и
4- (СН3)аСНСССНгОССН(СН3)2 + СН2=ССНССН2ОССН(СНз)г
i 1 ।
СНз СНа СНз
<5%)
Напишите механизм; который мог бы объяснить образование основных продуктов и
предложите осуществимые эксперименты, е помощью которых его можно бь1ло бы про*
верить.
— 9.25. Предскажите; к каким продуктам приведет раскрытие двух стеребязомёрНык
эпоксидов, полученных из лимонена, в реакциях с (а) уксусной кислотой, (б) ди.меп:л-
амином и (в) алюмогидридом лития. "
СИ»
f ... Il
iCH3-C4 >^СН3
icH
—9.26. Окисление трет-бутилфенилкарбпнола реагентом, содержащим xpoit(VI), при-
водит к бензальдегиду и трет-бутилов ом у спирту, наряду с основным продуктом —
трет-бу тил фенил кет он ом. При использовании Се!Н и CeIV в очень низких концентра-
циях образование этих продуктов сильно подавляется, и скорость реакций несколько
уменьшается. Предложите механизм, с помощью которого можно было бы объяснить
влияние добавок ионов Се на состав продуктов реакций;
/
12*
155
ГЛАВА 10
МНОГОСТАДИЙНЫЕ СИНТЕЗЫ
В предыдущих главах рассматривались реакции, которые играют
важную роль в органических синтезах. Хотя во многих случаях затра-
гивались вопросы синтеза, о многостадийных синтезах было сказано
мало определенного. В этой главе внимание сосредоточено именно на
многостадийных синтезах с использованием знаний о химических реак-
циях, описанных в предыдущих главах. В настоящее время задачей ор-
ганической синтетической химии чаще всего является синтез много-
функциональных молекул*. Многостадийный синтез требует планиро-
вания с учетом возможности осуществления необходимых реакций в при-
сутствии функциональных групп, имеющихся в молекуле.
В разд, 10.1 и 10,2 «Защитные группы» и «Синтетические эквива-
ленты функциональных групп» мы рассмотрим пути временного измене-
ния функциональных групп, которые могли бы мешать при реакция?
других-групп*в молекуле. В разд. 10.3 «Асимметрический синтез» мы
проиллюстрируем, как стереохимия одного фрагмента молекулы может
влиять на стереохимическое направление реакции в других частях мо-
лекулы. В разд. 10.4 «Стратегия синтеза» мы иллюстрируем планиро-
вание и выполнение многостадийных синтезов примерами из современ-
ной литературы.
ЮЛ. ЗАЩИТНЫЕ ГРУППЫ
Лучшим вариантом многостадийного синтеза будет тот, в котором
на каждой стадии затрагивается только группировка, превращение ко-
торой необходимо. Однако часто случается, что реагент, необходимый
для определенного превращения, реагирует не только с нужной функ-
циональной группой, но и с другой группировкой в молекуле. В таких
случаях необходимо-временно изменить эту группировку таким образом,
чтобы сделать ее инертной по отношению к реагенту, сохраняя, однако,
возможность регенерировать ее на одной из последующих стадий.
При выборе защитной группы необходимо учитывать: 1) природу
защищаемой группы; 2) условия реакции, в которых защитная группа
должна проявлять свой маскирующий эффект и, соответственно, в кото-
рых она наиболее устойчива; 3) условия, которые можно использовать
при снятии защитной группы. Не существует универсальных защитных
групп даже для одной и той же функциональной группы. Однако искус-
ство синтеза .в настоящее время находится на высоком уровне, и нали-
чие многих взаимно дополняющих защитных групп создает большие
возможности маневра при планировании синтеза сложных молекул.
В следующих разделах описаны некоторые защитные группы, ко-
торые часто используются для наиболее распространенных функцио-
нальных групп.
' 10.1.1. ЗАЩИТА ГИДРОКСИЛЬНОИ ГРУППЫ
Обычным требованием в синтезе является защита гидроксильной
группы путем получения какого-либо производного, не имеющего ак-
* Речь вдет о молекулах, в состав которых входвт несколько различных функ-
циональных групп; обычно их называют гетерофункциональными, — Прим, ред. ,
Ж
тивного водорода. Это требование появляется в реакциях с реактивом
Гриньяра или другим металлорганическим реагентом. Активный водо-
род гидроксильной группы будет разрушать один эквивалент сильно
основного металлорганического реагента невозможно, вообще оказывать
на реакцию неблагоприятное влияние.
Так как эфирная связь в простых эфирах обычно инертна по отно-
шению к металлорганическим соединениям, превращение спирта в про-
стой эфир является привлекательным способом защиты гидроксильной
функции. .Выбор подходящей эфирной группы в основном определяется
условиями, в которых можно провести последующее отщепление защит-
ной группы. Для того чтобы защитную группу можно было бы снять
кислотным гидролизом в мягких условиях, применяют тетрагидропира-
иильную защиту [1J; '
ROH+ |
Защитную группу вводят катализуемым кислотой присоединением
спирта к фрагменту винилового эфира, имеющемуся в дигидропиране.
Тетра гидропир а пильную группировку можно удалить действием разбав-
ленного водного раствора кислоты. С химической точки зрения введение
и удаление тетрагидропиранильной группы представляет собой обрати-
мое, катализуемое кислотой, образование и гидролиз ацеталя (см.
гл. 8.1 кн. 1): 1
ROH + H^I
н+. нго
О
НО-'"'
+ ROH ROH 4-О=СН(СН2)аСНаОН
Тетрагидропиранильная группа, как и другие ацетали и кетали, инертна
по отношению к нуклеофильным реагентам и не изменяется в условиях
гидридного восстановления, при реакциях с металлорганическими соеди-
нениями или реакциях в водном растворе, катализуемых основаниями.
Главным недостатком тетрагидропиранового эфира как защитной
группы является образование асимметрического центра у С-2 тетра-
гидропиранового кольца при реакции со спиртом. Эта асимметрия не
мешает, если спирт ахирален, так как образуется рацемат. Если же
спирт имеет асимметрический центр в любой точке молекулы, то кон-
денсация с дигидропираном может привести к смеси диастереомерных
тетрагидропирановых эфиров, которые могут затруднять очистку и иден-
тификацию. Одним из путей решения этой проблемы является исполь-
зование вместо дигидропирана метилпропен-2-илового эфира;
СНЭ
ROH4-СН^—ОСН; ROC(CHs)fOCHs
Асимметрический центр не образуется, а ацеталь гидролизуется в более
мягких условиях, чем те, которые требуются для тетрагидропирановых
эфиров [2]. Этилвиниловый эфир также применяют в качестве защит-
ной группы для гидроксила, хотя он, как и дигидропиран, также дает
диастереомеры при использовании хирального спирта.
Простые алкильные группы не очень удобны для защиты гидрок-
сильных функций в виде простых эфиров. Хотя их можно довольно
357
легко ввести реакцией алкилирования, последующее расщепление тре-
бует жестких условий, например действия концентрированной бромисто-
водородной кислоты, которая может вызвать дальнейшие реакции спир-
товой группы. Исключением является трет-бутйлвная группа, которую
иногда используют в качестве защитной группы. Вследствие устойчиво-
сти трет-бутильного катиона трет-бутйловЫе эфиры расщепляются в
умеренно кислой среде.
Трифен ил метильную (тритильную) группу удаляют в -еще более
мягких условиях, Поэтому она является важной защитной группой для
гидроксила. Эту группировку ввбдят реакцией спирта с трифенилметйл-
хлорйдом. Реакция протекает как 5д4-замещение. Удаление тритильной
группы проводят в горячей водной уксусной кислоте. Удаление можно
облегчить, если ввести в фенильные кольца электронодонорные заме-
стители, например п-метоксиГруппы [3]. Триарилметильные группы до-
статочно объемисты, поэтому обычно их можно ввести только в первич-
ную спиртовую группу.
Бензильная группа может служить защитной группой для гидрок-
сила, когда расщепление эфира нельзя проводить в кислой среде. Бен-
зильная С—О-связь расщепляется при каталитическом гидрогенолизе
[4] или действии натрия в жидком аммиаке [5]. Аллиловые эфиры
также могут служить в качестве защитных групп. Аллиловые эфиры
можно' изомеризовать количественно трет-бутилатом калия в диметил-
сульфоксиде в пропениловые эфиры, которые очень лабильны по отно-
шению к разбавленной кислоте [6]:
KOBu-трет HgO+
ROCHSCH=CH2 ----> roch=chch3 —► ROH + СНзСН2СН=О
цмеи
Важную роль в качестве защитной группы для гидроксила играют
силиловые эфиры [7]. Спирты можно легко превратить в триметил сили-
ловые эфиры реакцией с триметилецлилхлоридом в присутствии амина
или нагреванием с гексаметилдисилазаном:
RsN •
t f?OH+(CH5)3SICl --* ROSi(CHs)»
Эти соединения можно использовать, когда необходимо получить мало-
полярное производное спирта. Однако триметилсилильная группа на-
столько легко удаляется в условиях гидролиза или нуклеофильного за-
мещения, что ее использование в качестве защитной группы несколько
ограничено. Увеличение объема при использовании диметил-трег-бутил-
Сйлильней группы повышает устойчивость силильной группы и позво-
ляет использовать ее в качестве защитной в таких реакциях, как гидрид-
ное восстановление (диизобутил алюмияийгидридом) и окисление CrVE
(хромовой кислотой в ацетоне) [8]. Эта группировка вводится реакцией
спирта с диметил-грет-бутилейлилхлоридом в диметилформамиде при
использовании в качестве катализатора имидазола. Снятие защитной
группы происходит в условиях гидролиза медленно, по оно ускоряется
ионом фтора (добавляют тетра-я-бутиламмонийфторид в тетрагидро-
фуране).
Защита гидроксильных групп диолов имеет свои особенности. 1,2- и
1,3-Днолы образуют циклические ацетали И кеталй с альдегидами и ке-
тонами, если циклизации не мешает геометрия молекулы. Наиболее
широко используются изопропили деновые производные (ацетониды), об-
разующиеся при реакции с ацетоноМ: . ~
н+
RCH—CHR 4-СНзССНз -----* RHC----CHR
1 : 1 , ’ II. • • I I
ОН он о
СНз—С—СНа
358
Поскольку-образуется кеталь, то защитная группа, так же, как и
тетрагидропиранильная, устойчива по отношению к основным и нуклео-
фильным реагентам, но легко снимается в водном растворе кислоты.
Йзопропилиденовую группу можно ввести конденсацией с ацетоном
в кислой среде или обменом с 2,2-диметоксипропаном [9], также ката-
лизуемым кислотой. В качестве карбонильных компонентов для обра-
зования циклических ацеталей использовали также формальдегид, ацет-
альдегид й бензальдегид. Они действуют так же, как ацетон, и обычно
не дают никаких преимуществ по сравнению с аггетоном. Использование
ацетальдегида и бензальдегида неудобно, если гликоль имеет хиральный
центр. В ацеталях, образуемых этими альдегидами, возникает новый
хиральный центр, а это может приводить к образованию смеси диасте-
реомеров.
Защита спиртовой группы образованием сложного эфира иногда
имеет преимущество перед ацетильной защитой, например тетрагидро-
пиранилыюй. Обычно ацетали устойчивы к действию оснований и не-
устойчивы к кислотам, в то время как сложные эфиры в кислой среде
более устойчивы, чем ацетали, но- легко гидролизуются в щелочной
среде. Сложные эфиры особенно удобны в реакциях окисления, но их
нельзя использовать в реакциях с металлорганическими соединениями.
В качестве защитных групп чаще всего используют ацетаты и бензоаты;
они легко получаются реакцией незатрудненного спирта с уксусным ан-
гидридом или хлористым бензоилом в присутствии пиридина или другого
третичного амина. Использование реакционноспособных амидов, таких
как N-ацилймидазолы (имидазолиды) позволяет проводить реакцию без
добавления оснований [10]. Имидазолиды менее реакционноспособны.
чем соответствующие хлорангидриды кислот, и проявляют высокую се-
лективность в реакциях с молекулами, имеющими несколько гидроксиль-
ных групп [11]:
Н0-НО
ОСН3
о Ph
|| _ снсц
+ PhC—N. '
НО
I ОСН3
(78%) РИСО
Затрудненные гидроксильные группы ацилируют в специальных
условиях. Проще всего увеличить реакционную способность гидроксилы-
ной группы превращением ее в алкбксильный ион с помощью сильного
основания (например, h-BuLi, EtMgBr). Если это превращение провести
не удается, то используют более реакционноспособные ацилирующие
агенты. Очень реакционноспособные ацилирующие агенты генерируются
in situ при смешивании карбоновых кислот с ангидридом трифторуксус-
ной кислоты. Смешанные ангидриды проявляют повышенную реакцион-
ную способность вследствие высокой реакционной способности трифтор-
ацетата как уходящей группы [12}. Для активации карбоксильных групп
используют также дициклогекенлкарбодиимид, образующий аминоан-
гидрид (1] (см. разд. 8.6 кн. ф £'1
О NCaHiK
II И :
RC—О—С—NHCeHui
I
353
Циклические карбонаты, легко образующиеся из вицинальных ди-
блов, можно использовать в дополнение к ранее описанным цикличе-
ским ацеталям. Эти эфиры обычно получают из Ь}Ц'-карбонилдиимид-
азола или переэтерификацией с использованием диэтилкарбоната. Эти
реагенты предпочтительнее по эффективности и по удобству работы, чем
фосген.
На схеме 10.1 приведены некоторый последовательности синтетиче-
ских превращений, которые иллюстрируют защиту гидроксильной
группы различными способами.
СХЕМА ЮЛ. ЗАЩИТА ГИДРОКСИЛЬНЫХ ГРУПП
Тетрагидропирановые эфиры [12aj
HOCHjOsCH
OCHSC=CH
EtMgBf
CH3OH
-----► HOCH2C=CCOOCHa
H*
^^OCH2C=CCOOMgBr
."Те torch метил о в не эфиры [ 126]
350
*
PhCHaO
Продолжение схемы. 10.1
Бензиловые эфир и [12г]
СвН17
Изопропнянденовые производные [12д]
СН3ООС(СН2)7СНСН(СН2)5СН2ОН —> СНаООС(СН2)7НС-СН( СН2)5СН2ОН
НО ОН (L X)
С(СН3)Г
|кМпО«
СНзООС(СН2)7НС-----СН( СНг)4<ьООН
С(СНа),
10.1.2 . ЗАЩИТА АМИНОГРУППЫ
Незащищенная аминогруппа имеет свойства нуклеофила и донора
слабокислого водорода. Если нужная реакция не может протекать в
присутствии групп с такими свойствами, то необходимо защитить амино-
группу. Нуклеофильные свойства аминогруппы можно уничтожить аци-
лированием. Значение временной маскировки нуклеофильных свойств
аминогруппы в синтезе полипептидов обсуждается в гл. 11.
Наиболее удобной защитной группой для этой цели является карбо-
бензоксигруппа (бензилоксикарбонильная группа), поскольку ее легко
можно удалить. Вследствие лабильности бензильной С—О-связи к гид-
рогенолизу амины можно регенерировать из карбобензоксипроизводного
гидрированием, которое сопровождается одновременным декарбоксили-
рованием: i
СОг 4- NHR2
Для защиты аминогрупп используют также третичные алкоксикарбо-
нильные группы. Легкость удаления в этом случае обусловлена устой-
чивостью трети иного карбениевого иона. В кислой среде, например в
861
трифторуксусной кислоте, происходит снятие трет-бутоксикарбонильных
групп:
О . ОН ‘ ОН
It < 11 \ ? О г ' + ~ ' । < ,+ . -
RSCOCNHR ^Z^RjC-tOj-CNHR----*R3C+ + O=CMHRf . , R NH3 + CO2
............. " ............ L---------------(
Простые амиды являются хорошими защитными группами только в том
случае, если молекула устойчива в сильно кислой или щелочной среде,
необходимой для гидролиза. Для первичных аминогрупп используют
фталоильную защиту. Эту группировку можно удалит!? гидролизом или
гидразинолизом. Последний метод приводит к циклическому гидразиду
фталевой кислоты; .
О
о
Фталоильные илц сукцинильные производные аммиака являются
Довольно кислыми соединениями, из них можно легкоfполучись соот-
ветствующие анионы и проалкилировать их. Эта реакция лежит в основе
метода синтеза первичных аминов по Габриэлю [13];
NHjNHi
----------->- RNH,
или гидралин
Недавно фталимид был использован для непосредственного превраще-
ния спиртов в амины [14]: >
Производное азодикарбонового эфира и PPh3 превращает спирт в алк-
оксифосфониевую соль, которая служит активным алкилирующим
агентом:
PPhs + С21ТООС.\-\-СООСДЦ —>
Ph3P—NNCOQCaHs
iooc2H5
PhaP—NNCOOC^Hj 4-ROH —> Ph3P—OR + CJUOOCNHNHCOOC^
COOCaH,
342
В некоторых случаях амидные группы можно удалить селективным^
гидридным восстановлением. Трихлорацетамяды легко разрушаются
борогидридом натрия в спирте [15]. Другим реагентом, который можно
применить к бензамидам (и, вероятно, к другим простым амидам) яв-
ляется дйизобутилалюмицийгидрид. При низких температурах восста-
новление останавливается на стадий карбйиоламииа. Последующий гид-
ролиз приводит к амину [15];
О OAlR2
* II Е?2А1Н Г
RaNCPh -------► R2NCHPh ► R2NH 4- PhCHO
В некоторых случаях для защиты удобно использовать.трифтор-
ацетильную группу. Трифтор метильная группа обладает электроне а к- t
цепторныйи свойствами и, поэтому трифтор ацетамиды значительно легче
гидролизуются в щелочной среде, чем большинство амидон, и трифтор-
ацетильную защиту можно снять в относительно мягких условиях [17].
10.1.3 . ЗАЩИТА КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ
Существует общий метод защиты альдегидных и кетоннцх групп от'
действия нуклеофилов, цлн восстановления, когда реакция протекает -не
в кислой среде. Этот метод заключается в превращении карбоздлрной
группы в кеталь или ацеталь. Чаще всего для этой цели используют
этиленгликоль, который дает циклическое диоксолановое производное;
° н- /О-СН2 *
I?CR'4-HOCH2CHjOH ----> ) + НгО
R'/ чЭ—СНг
Это производное обычно получают нагреванием карбонильного соеди-
нения с этиленгликолем в присутствии следов кислоты с азеотропной
отгонкой воды. Диоксолановое кольцо инертно по отношению к силь-
ным нуклеофилам, включая металлорганические соединения и гидрид-
ные восстанавливающие агенты. Оно легко разрушается в водных рас-
творах кислот по обычному механизму/гидролиза ацеталей и кеталей
(см. разд. 8.1 кн. 1).
Можно получать также ациклические ацетали и кетали. Удобным
методом является каталнзуемый кислотами обмен с ортрэфиром [18]:
О R*
И н* I
R CR' + НС(ОСН/з --> RC(OCH3)2 -Ь нсоосн»
Кетали и ацетали можно получить из карбонильного соединения н
спирта в присутствии кислотного катализатора. Если удалять образую-
щуюся воду, то реакция протекает до конца.
Если карбонильную группу нужно регенерировать не в условиях
кислотного гидролиза, то можно использовать р-галогенспирты. Б этих
случаях проводят восстановитёльное расщепление металлическим цин-
ком [19, 20]:
RaC=O + НОСН2СН=СНа
R' О
I . Zn ||
RCfOCH.CCl»), RCR' + С112=СС1г
1.
Вместо этиленгликоля можно использовать меркаптоэтанол. 1,3-Окса-
тйоланы легко образуются из кетона и меркаптоэтанола в присутствии
.353
BF3 [21] или нагреванием в бензоле с n-толуол сульфокислотой как ка-
тализатором с азеотропной отгонкой воды [22]. 1,3-Оксатиоланы имеют
Преимущество перед 1,3-диоксоланами в тех случаях, когда удаление за-
щитной группы нельзя проводить в кислой среде. 1,3-Оксатиолановую
группу можно удалить обработкой скелетным никелем в спиртовом рас-
творе даже в слабощелочной среде [23]. Для ее удаления можно также
использовать соединение (2) (хлорамин Т), которое, вероятно, окисляет
серу в сульфониевую соль. Образующийся фрагмент является более ре-
акционноспособной уходящей группой, и удаление защитной групйы
протекает как гидролитический процесс [24];
з
№С1 или NHSO2Ar
Реже в качестве защитных групп используют различные производ-
ные карбонильных соединений с двойной связью углерод-азот у карбо-
нильного центра (см. разд. 8.1 кн. 1): оксимы, семикарбазрны и гидра-
зоны. Эти соединения обычно образуются достаточно легко, но снятие
защитной группы в мягких условиях невозможно. Исключение пред-
ставляет удаление оксимной группы превращением ее в ацетат с после-
дующим восстановлением ионом Сг2+ [25]:
О
AcjO 0 Сг11
R2C—Х'ОН ---> R;C=X—О—ССНз ------> R2C=O
10.1.4 . ЗАЩИТА КАРБОКСИЛЬНОЙ ГРУППЫ
Если в карбоксильной группе необходима защита только НО-груп-
пы, а не карбонильной, то ее можно легко осуществить обычной этери-
фикацией. Карбонильную группу защитить ' труднее. Эту проблему
можно решить превращением карбонильной группы в 2-оксазолиновое
производное. Наиболее удобными являются 4,4- и 5,5-диметилоксазо-
лины, которые можно получить из кислоты и 2-амино-З-метйлцропано-
ла-1 или 2,2-диметилазиридина,'соответственно [26]. От действия реак-
тива Гриньяра или восстанавливающих гидридных реагентов карбок-
сильную группу успешно защищают образованием гетероциклического
кольца:
Карбоксильную группу можно регенерировать кислотным гидроли-
зом, а обработка кислотой в спиртовой среде приводит к сложному
эфиру. Для превращения карбоновых кислот в сложные эфиры исполь-
зовали различные спирты. Полученные эфирные группировки не прояв-
ляют кислых свойств и не мешают нуклеофильной атаке по карбониль-
ному центру, особенно такими частицами, как реактивы Гриньяра или
364
металлорганические соединения. Очень часто в синтезе используют ме-
тиловые и этиловые эфиры. Наиболее общим методом регенерации
карбоксильной группы является щелочной гидролиз. Если нельзя про-
водить гидролиз; то получают бензиловые эфиры. В этом случае карбок-
сильную группу можно регенерировать гидрогенолизом. трет-Бутиловые
эфиры легко расщепляются в мягких кислотных условиях вследствие
легкого разрыва связи алкил—кислород. Некоторое специальное примем
нение находят 2,2,2-трихлорэтвловые эфиры. Эту группу можно удалить
действием цинковой пыли в водной уксусной кислоте:
Zn
]?СООСНгСС1з -► йСООН + СНг=СС5г
Сложные эфиры получают этерификацией в присутствии кислоты
или реакцией хлорапгидрида кислоты со спиртом. В небольших коли-
чествах часто бывает более удобно получить эфир реакцией карбоновой
кислоты с соответствующим диазосоединением; Для получения метило-
вых эфиров обычно используют диазометан. Высшие гомологи можно
получить, если имеются соответствующие диазосоединения. Например,
бензгидрильные эфиры легко получаются реакцией карбоновых кислот
с дифенилдназомеганом [28]:
pbzCNs-J-RCOOH —► RCOOCHPhj. '
10.2. СИНТЕТИЧЕСКИЕ ЭКВИВАЛЕНТЫ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГР Mill
Обсужденные в предыдущем разделе защитные группы по существу
пассивны в ходе синтеза. Их вводят и удаляют на соответствующих ста-
диях, но они непосредственно не влияют на реакционную способность
той части молекулы, в которой проводят превращения. Часто выгоднее
комбинировать защиту функциональной группы с такой модификацией
молекулы, в результате которой вводимая в реакцию группа приобре-
тает нужную химическую активность. Для таких защищенных, но тем
не менее реакционноспособных групп используют термин синтетически
эквивалентная группа. '
В качестве примера рассмотрим задачу превращения соединения
.(3) в (4):
3 4
Ни одним из известных нам методов нельзя сделать эго в одну стадию
Атом, к которому надо ввести ацетильную группу, способен реагировать
с нуклеофилами, однако не существует нуклеофильных СНзСО-частйц.
Превращение требует нуклеофильного синтетического эквивалента, ко-
торый мог бы сопряженно присоединиться к электрофильной двойной’
углерод-углеродной связи, а затем, после построения'углеродного ске-
лета, его можно' было бы превратить в СНзСО-группу. Был предложен
ряд нуклеофильных синтетических эквивалентов С Н3СО-группы, из ко-
торых наиболее удобным для решения обсуждаемой проблемы является
простой эфир соответствующего циангидрина. Сильные основания, в
частности диизопропиламид лития, превращают алкоксиннтрид. в карб-
анион [29]:
OCjHs ОС2Н5
HCN С2Н(;ОСН=СМ2 I L1NR2 - I
CHjCH—О ч—СНзСНОН -------------------> CHaCHOCHCHs -----► CHgCOCHCHs
I I 1
CN CN . • . CN
3S5
Эти нуклеофильные частицы могут успешно присоединяться к цикло-
гексенону. Последующий кислотный гидролиз приводит к нужным про-
дуктам:
CN CN
В качестве синтетического эквивалента нуклеофильной карбонильной
группы можно использовать и ряд других систем, особенно в реакции
2-алкилирования. Дитиаиовые производные альдегидов можно пре-
вратить в нуклеофилы литиированием. Получающийся анион легко ал-
килируется. Гидролиз приводит к кетону [30]: v
Литиированные виниловые эфиры и винилтибэфиры также являются
синтетическими эквивалентами нуклеофильной карбонильной Труппы.
Метилвиниловый эфир, например, литиируется тр₽т-бутиллитием в те-
тр агидрофуране при —65 °C. Виниллитиевое соединение присоединяется
к различным карбонильном соединениям, давая виниловые эфиры, ко-
торые легко гидролизуются в кетоны [31]:
н+
н2о
' «-Литийалъдиадкы можно получать присоединением литийорганн-
шеских соединений к изонитрилам;
NR'
RLi + R'—Ns=C —> R—С—LI
Они также являются нуклеофильными частийамй, которые после алки-
лирования можно превратить в кетоны. Например, при присоединении
литийальдимина к карбонильной группе и последующем гидролизе об-
разуются а-гидроксикетоны [32]:
СНгС(СН3)3 LI СН2С(СН3)3 О ОН
I , I [ 1, PhCHO il |
CjHsLi + CN—С(СН3)2 —-> CjiH5C=NC(CHj)2 ——* C2H5C—CH Ph
2, rtgU
Другие нуклеофильные группы, синтетически эквивалентные карбо-
нильной группе, приведены на схеме Ю.2.
Возможно большое число разнообразных синтетических превраще-
ний, основанных на принципе использования синтетических эквивален-
тов. Любой молекулярный фрагмент, имеющий соответствующие хими-
ческие свойства и способный хорошо превращаться, в другую функцию
после реакции, может служить синтетически эквивалентной группой. Не-
которые примеры уже рассмотрены в предыдущих главах. Аддукты
8ес»
СХЕМА 10.2. НУКЛЕОФИЛЬНЫЕ СИНТЕТИЧЕСКИЕ ЭКВИВАЛЕНТЫ АЦИЛЬНОП ТРУППЫ
ОН
OR'
OR
OR-
(1) [32а]
RCH
I ira
RC’ ------
I H
RCR" —
RCR"
CN
CN
CN
CN'l
(2) [326]
Rx S
R'X R\
R'
HgS*. H* 11
> RCR' ,
Нго
(3) [32eJ
SC2Hs
SC2H3
SC2H5
CH2
RT.I
гга
RX
C^SCjHs
I
O=rSC2Hs
SCjHs
R—C—RJ
he**, h* II
О
О
Hz S
КЛЛ
О
О
i Li' S
О
O=SCaHs
It
(4) [32г]
СНг=СНОСН3
I?'Ll
CH2=iocH3
ira
R"
СН2=^0СНа
H‘
н2о
CH3
Li
R’
(5) [326]
CHaSCH=CHR
RI.l
CH3SC^CHR
R'X
CH3SC=CHR
Hga+
l2CR
Li
(6) [32]
R'№=C+RLf —-> R'N=CR
R"X
I H+
R'N==CR
h2o
О
О
О
Дильса — Альдера, полученные с участием а-хлоракрилонитрила, можно
превратить в циклические кетоны гидролизом: у ’ /
Используемый в этих условиях диенофил является синтетическим экви*
валейтрм кетена: Это полезный эквивалент, так как сам кетен не яв-
ляется хорошим диенофилом [33]. Г.
В.гл. 2 обсуждено применение алкоксиметил- и арйлоксиметилфос-
фоппевых солей в реакциях Виттига. Поскольку образующиеся в этих
реакциях виниловые эфиры легко гидролизуются в альдегиды, алкокси-
и арилоксиметиленфосфораны являются синтетическими эквивалентами
нуклеофильных формильных групп [34]: - *
I . . 4
+ основание * R'CHO Н
ROCHjPPha -----ROCH=PPh3 ------------ROCH=CHR' > O=CHCH2R'
' ' зО .
Аналогичная реакция с использованием а-метокспалкнлфосфонйевых
солей открывает путь к кетонам [35]. Защищенные реакционцоспособт
ные функции приобрели фундаментальное значение для синтетических
методов [36]. Так, при выборе методов синтеза альдегидов наряду
с методами прямого1 получения следует включить реакции, которые мо-
гут привести к структурам RCH^CHOR', так как группировка винило-
вого эфира легко превращается в альдегидную группу. В табл. 104 при-
367
-V... иглшы-щ ЗАМАСКИРОВАННЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП В СИНТЕЗАХ
Сивтои Реагеят
Последовательность реакции
Литера-
тура
СНаСНаССНз
ICHjCH=CSi(CH3)s
СН)
СНаСООСаНв
Н8С СИ)
снэ
[3H
[366]
СН=СНСН=О CH3SCH=CH—CHS СИ,
СНаСНаСН=О CHa=CHCHOR
СНа(СНг)*Вг + CHsSCH=CHCHSCHs —>
Ilgcia
—► CH)SCH=CHCHSCHB О=СНСН=СН(СНа)4СН3
CH4(CHa)sCH3 Hi°
(90%J
CaH6OCHCH=CH2 + CH3(CH2)6I —>
H+. H2O
—► CaH6OCH=CHCH2(CH2)6CH3 --------* O=CH(CHa)7CH3
(70%)
[38e]
[36г]
о
СН2ССН,
\ ОСНз
СН3ОСМ Ni<.Br, + Phi---^PhCH2C=CH2
ХН2 1
о
[363]
снсн=о
СНа
Н* К
---► PhCH2CCH3
НгО 2 4
(73%)
[36е]
[Збйи"1
ведены некоторые другие небольшие реакционноспособные молекуляр-
ные фрагменты, которые являются синтетическими эквивалентами раз-
личных структурных единиц. *
10.3. АСИММЕТРИЧЕСКИЕ СИНТЕЗЫ
При планировании многостадийного синтеза необходимо учитывать
стереохимические аспекты, а не только введение функциональных групп.
В главах, посвященных индивидуальным реакциям, приведены многие
примеры, в которых стереохимический результат был прямым след-
ствием механизма реайции: например, гидроборирование с последую-
щим окислением протекает как ^««-присоединение и окисление С сохра-
нением конфигурации. Во многих случаях показано, что реагенты ата-
куют молекулы с наименее затрудненной стороны, хотя это и не
всегда так.
Теперь мы рассмотрим, как эти элементы стереохимии проявляются
в синтезе. Важно'знать, как стереохимия реакции зависит от структур-
ных особенностей реагирующих молекул. Этот раздел можно в широком
смысле назвать термином асимметрический синтез [37], который опре-
деляют как «реакцию, в которой ахиральная единица в молекуле суб-
страта превращается с помощью реагента в хиральную таким образом,
что стереоизомерные продукты образуются в неравных количествах».**
|Таким образом, мы должны рассмотреть методы управления конфигу-
рацией вновь образующихся хиральных центров. Как будет видно, эти
методы часто основываются на том, что реагенты атакуют молекулы по
менее затрудненному путц.
Самым простым случаем асимметрического синтеза двляется, ве-
роятно, реакция между ахиральной молекулой и хиральным реагентом
с образованием нового хйрального центра в месте реакции. Одной из
таких реакций является восстановление кетонов по Меервейну — Пони-
дорфу— В ер л ею алкоголятами алюминия, полученными из оптически
активных спиртов. Ахиральный кетон метил циклогексил кетон восстанав-
ливается в соответствующий спирт таким образом, что преобладает
один из энантиомеров5 [38]: ‘ . - -
О СП, [ [н« 1
/--\ II „| рац-Д110СНСН{СНз)21з Г~\
С . V-CCHs + СНзСНСНСНз ------------------: > < СНСН3
ОН I ОН
(оптически (22% оптической
• чистый) ЧИСТОТЫ)
* Частицы, с помощью которых можно вводить определенное фрагменты в орга-
нические молекулы, получили название синтоны. В дополнение к табл. 10.1 приведем
еще один пример: Z-2-этокСивиниллитий (I) является синтоном, с помощью которого
можно получать а, р-непредельные карбонильные соединения (П);
/И R—С—R' гидролиз
xc=cz --------------> ;с—сн=сн—ос2н6 ----------?;с=сн—сно
LZ X)C2Hs R OL1
i Й
По своему результату реакция эквивалентна кротоновой конденсации уксусного
альдегида с кетоном, в которой кетон играет роль карбонильного компонента, а альде.
гид — метиленового (в о бывшей конденсации, как известно, распределение ролей об-
ратное). [Lau К. S. У., Schlosser М.— J. Org. Chem. 1978, v. 43, № 8, р. 1595—1598].—
Прим. ред.
** Стереохимический аспект синтеза не сводится к преимущественному -созданию
одного из хиральных стереоизомеров; не меньшее значение имеет получение.определеи-
нык геометрических {цис-транс-} изомеров. — Прим. ред.
376 ,
V
Другой случай, который соответствует данному выше определению,
это преимущественное образование одной из конфигураций нового хи-
ральноге центра в реакции между хиральной молекулой и ахиральным
реагентом. Примером может служить присоединение реактивов Гриньяра
к карбонильным группам, соседним с хиральным центром; В этом слу-
чае конфигурационно однородный кетон дает избыток одного из двух
возможных диастереомеров при реакции с ахиральным реагентом [39] Г
(оптически [
„чистый),?
сгН5 он
У
+ cH3Mgi—> : /с“сг<й
РЬ сн3
(основном
^Продукт)
4-
СЙН5
'С—с
ОН
Ph II
(минорный
I продукт).
Асимметрический синтез протекает через диастереомерные переход-
ные состояния. В только что описанном случае следует обратить вни-
мание на определенную конформацию реагирующего 'вещества и рас-
смотреть возможные направления подходящего реагента. Рассмотрим
схемы (5) и (6), изображающие два из нескольких возможных диасте-
реомерных переходных состояний. Переходное состояние (5] является
предпочтительным" по, пространственным факторам: водород создает
меньше препятствий д'ля: подхода реактива Гриньяра, чем этильная
группа. В результате преобладает образование S-конфнгурации нового
хирального центра. Существуют другие конформации, которые можно
было бы рассматривать для переходных состояний, однако принимается
во внимание только одна показанная конформация, так как в ней ми-
нимальны пространственные взаимодействия с карбонильным кислоро-
дом. Так как металлорганическне реагенты и многие реагенты-перенос-
чики гидрид-иона сначала координируются по этому кислороду в ходе
реакции, то считают, что предпочтительной будет конформация, в кото-
рой кислород с координированными группами находится Между’двумя
наименьшими заместителями.
Таким образом без рассмотрения деталей механизма нуклеофиль-
ного присоединения по карбонильной группе была установлена полезная
эмпирическая корреляция — правило Крама для стерического контроля
^симметрической индукции. Преобладающий диастереомер будет соот-
ветствовать подходу входящей группы с наименее затрудненной стороны
371
ТАБЛИЦА 10.S. СТЁРВОСЕЛЕКТИВНОСТЬ В РЕАКЦИЯХ ГИДРОВОРИРОВАНИЯ
АЛКЕНОВ ДИ(ПИНАНИЛ-3)Б0РАН0М С ПОСЛЕДУЮЩИМ ОКИСЛЕНИЕМ
[42, 42а] »
№ nfa Алкен Избыток одного из энантиомеров, % . . № п/п Алкен Избыток ОДНОГО ид энантиомеров.
1 2-Метил бутен-1 21 6 чис-Гексен-З 91
2 2,3 - Ди мети л бу те н-1 30 7 1 - Метилциклогексен 18
3 цис- Бутен-2 87 8 Норборнен 70
4 тр лис-Ёутен-2 13 9 Биннк ло (2.2.2 ] окт ев- 2 17
5 г[ис-Пентен-2 82
в конформации, в которой карбонильная группа находится между двумя
наименьшими заместителями у соседнего хирального центра [40]:
Исследованы многие типы химических реакций с точки зрения их
способности подвергаться асимметрическим превращениям. Селектив-
ность асимметрической реакции выражается/ как избыток одного энан-
тиомера над другим [в %)*; _ 11
Избыток одного
энантиомера
Содержание
= преобладающего
эйантномсра
Содержа пне
минорного
энантиомера
Рассмотрим примеры некоторых асимметрических превращений.
Довольно просто провести гидроборирование оптически активными
боранами с последующим окислением. Легко доступный оптически ак-
тивный терпеновый углеводород (-ф)-пинец-2 превращают действием
диборана в диалкилборан [41]. Этот реагент может присоединяться к
алкенам, а при последующем окислении получают оптически активные
спирты [42]. Некоторые данные о стереоселективностн таких реакций
приведены в табл. 10.2.
Высокая селективность отмечена для относительно реакционноспо-
собных алкенов с внутренней двойной связью (примеры 3, 5, 6).; Се-
лективность значительно ниже в случае пространственно более затруд-
ненных транс-изомеров и для ненапряженных циклических алкенов
(примеры 4, 7, 9), Полагают, что частичная потеря селективности обус-
ловлена реакцией более затрудненных алкенов с частично дезалкилиро-
ванным и поэтому менее объемистым бораном. Для алкенов с концевой
двойной связью также характерна умеренная селективность, вероятно,
вследствие того, что из-за меньших стерических препятствий по реак-
ционному центру энергии диастереомерных переходных состояний
близки. Другая причина уменьшения селективности для алкенов с кон-
цевой двойной связью заключается в том, что хпральный центр обра-
зуется на один атом дальше от оптически активного борана. Как пра-
вило, энантиомерная селективность возрастает с увеличением близости
вновь образующегося хирального центра к асимметрическому центру
в оптически активном реагенте.
* Эту величину называют также оптической чистотой продукта реакции. — Прим,
ред.
372
R J? \
c=C^ Г—CH2R
hz H H
: R\‘ R\
G=CHe C-CH^-BR,
яЛ R’^
Пространственные особенности диастереомерных переходных со-
стояний без сомнения являются основным фактором при определении
степени селективности в асимметричном гидроборировании. Предложен
ряд различных переходных состояний, однако точно не ясно, какие взаи-
модействия определяют стереохимический контроль [42, 43],
Умеренная селективность наблюдалась в реакциях Дильса — Аль-
дера с оптически активными эфирами акриловых кислот:
Гидролиз эфира приводит к оптически активной кислоте, что свидетель-
ствует об образовании избытка одного из энантиомеров. Величина из-
бытка одного из энантиомеров зависит от хиральной группы R и усло-
вий реакции. Катализуемые кислотами Льюиса присоединения проте-
кают при низкой температуре намного более селективно, чем в отсут-
ствие катализатора при комнатной температуре. Некоторые имеющиеся
данные приведены в табл. 10.3.
Асимметрический синтез диалкилуксусных кислот можно провести,
используя хнральный оксазолиновый интермедиат (7), получающийся
из легко доступного оптически активного аминоспирта [44];
1. RjNLt
2. R'X *
I- R3NU
2. R"X
H*. H2O
О
НзС—\—Ph
N-Ч
7 -'СН2ОСНз
R'CHCOOH
Оксазолип превращают в карбанион и алкилируют одной из нужных
замещающих групп. Затем снова образуют карбанион, еще раз прово-
дят алкилирование с последующим гидролизом оксазолина, получая
ТАБЛИЦА 10.3. СТЕРЕОСЕЛЕКТИВНОСТЬ (В %) В РЕАКЦИЯХ ДИЛЬСА — АЛЬДЕРА
С УЧАСТИЕМ ХИРАЛЬНЫХ ЭФИРОВ АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ [43а]
Вёз каталазатора,
25-35 °C
R
BF3-O(Et}2,
—7Q °C
(СН3)2СН^>“\/ СНг(СН2)3СНСНз 82—85 7 27 з
(CHs)3CCHCH3 88 5
373
карбоновую кислоту с оптической чистотой 50—75%. Интересным аспек-
том этой реакции является то, что кислота может быть получена пре-
имущественно Й- или S-конфигурации в зависимости от порядка введе-
ния групп R' к R". Хиральный центр образуется на стадии второго ал-
“килирования. Предложено следующее переходное состояние;
Введение асимметрии с созданием указанной на схеме хиральности тре-
бует преобладающей атаки снизу и показанной конфигурации экзоцик-
лической двойной связи. Хелатирование метоксигруппой может объяс-
нить преобладающую атаку снизу; оказывает влияние и объем фениль-
ной группы, конфигурация двойной связи определяется преимущест-
венно стерическими факторами.
[ Рассмотренные превращения служат иллюстрацией принципов
асимметрического синтеза. Для эффективного синтетического использо-
вания должны бцть выполнены следующие требования: а) легкодо-
ступный оптически активный реагент, который можно использовать Для
желаемого превращения, б) условия реакции, которые приводят к силь-
ному преобладанию одного пз энантиомеров. Желательна также воз-
можность регенерации: оптически активного реагента. Эти требования
осуществляются в реакции Дильса — Альдера: гидролиз или восстанов-
ление алюмогидридом лития дает нужный продукт, одновременно воз-
вращается исходный спирт, который можно снова использовать. Анало-
гично, в синтезе диалкилуксусных кислот можно при гидролизе регене-
рировать оптически активный аминоспирт.
Предсказание и объяснение направления стереоселективных реак-
ций обычно основываются на учете пространственных факторов. Высо-
кой селективности можно ожидать при наличии больших различий в
стерических взаимодействиях. Примером ‘является очень объемистый
гидридцый восстанавливающий агент, предложенный Кори и сотр. для
высоко селективного асимметрического восстановлений в ходе синтеза
простагландина [45]. Ключевой стадией в синтезе является восстанов-
ление кетонной группы в соединении (8):
. /"-г--0
АгСОО—/Д y==Q —АгСОО—ДД ДХ=О
1 | [ /Н
( I >(с.нг)4сн3 '\(снг)<1сна
А н он
8
Выше показана только нужная конфигурация асимметрического центра,
образующегося при восстановлении. Восстановление борогидридом
“цинка по существу нестереоселективно, поскольку образуется смесь нуж-
ного спирта и его диастереомера в соотношении 1 : 1. Комплексный гид-
рид (9), полученный из ди(пинанил-3) борана и метиллития повышает
Н8С
СНа 7
н3с<
' Н3с
9
Н3
^СН3
н3
274
отношение в пользу нужного диастереомера примерно до 2:1. Еще бо-
лее объемистый комплексный гидрид был получен реакцией трег-гексилч
борана с лимоненом: '
н3с\^—в-с(сн3)2
Ггн ) свн + гн -TVr ™ , ЛМ СН(СН3)г №hcu
1СН3)2уВН2 + СН3—2—С=СНг—
сн(сн3)2 сн3 ' сн3
10 - ;
Этот триалкилборан дает борогидридный ион (10)' при реакции
С трет-бутиллитием. Использование этого борогидрида повышает соот-
ношение в пользу нужного спирта до 4,5 : 1.*
10.4. СТРАТЕГИЯ СИНТЕЗА ]
В предыдущих разделах главным образом были описаны методы,
которые имеет в своем распоряжении химик-синтетик. Информация об
условиях, стереохимии и выходах в конкретной реакции является осно-
вой ддя решения вопроса о возможности использования этой реакции
для синтеза определенного объекта. Важно также понимание механизма
* Разработка новых путей асимметрического синтеза привлекает постоянное вни-
мание исследователей. Во многих случаях удается получать вещества с высокой опти-
ческой чистотой, что делает современные асимметрические синтезы важными для пре-
паративного получения оптически активных веществ. Так, через гидразиды, полученные
на основе 5-пролнна, можно синтезировать диалкилуксусные альдегиды с оптической
чистотой до 80% (Enders D.t Eichenauer Я. — Tetrahedron Letters 1977, № 2, р. 191—;
194); “ ' _
•г- I. (^ao-.CjjH^JsNLl
./--\ .CH3OCH3 2. R'X '
•- ' <_ X,, ----:--------*- CH—CHO
RCH2CH=N—N /Н 3. CH3I, гидролизу /
Оптически активные фенилэтиламиды а-изоцяа но алкановых кислот (IJ после пре-
вращения в имидазолииоаы(П) и алкилирования служат источником а-аминокнслрт
с четвертичным С-атомом, причем оптическая чистота составляет 96—100% (Schdll-
kopf U., Hausberg Н. Н.„ Hoppe 5., Segal At., Reiter £7. — Angew, Chem.. 1978, v, 90,
Ws 2, p. 136-138),=
О
. Na OH R4 V”N~CHCqHs i. R'X Rx
RCHCONHCHC6H5 ------> У ™ “7-------*" ,C—COOH
I | n/\/ CH3 2. Гидролиз /|
NC СН» N NH,
I II
Используя Х.пролин в качестве асимметрического катализатора, удается проводить
построение циклических систем, путем альдольной конденсации. Оптическая чистота со- '
ставляет 90% и выше; . - .
Получаемые вещества служат исходными для синтеза стероидов, а каталитическое
действие пролина авторы считают близким к биохимическим процессам, в которых про-
лин входвт в активный центр ферментов (Haios Zt G„ Parrish D. R„ J, Ore. Chem.,
1974, v. 39, № 12, p. 1615—1621). — Лрди. ped, ’
373
реакции: для решения определенных синтетических проблем часто надо
разрабатывать новые методы синтеза, и обычно основанием для пред-
ложения нового синтетического метода является разумность предпола-
гаемого механизма реакции. В этой главе уже были рассмотрены неко-
торые специальные тактические подходы к синтезу, например исполь-
зование защитных групп и синтетических эквивалентов. Для успешного
решения синтетических проблем эти методы должны быть подчинены
определенному плану и общей стратегии синтеза..
Основой планирования эффективного синтеза органического соеди-
нения является критическая оценка разных последовательностей реак-
ций, использование которых позволит получить нужную структуру из
доступных исходных материалов. В общем, и число возможных после-
довательностей реакций и сложность любого выбранного плана синтеза
возрастают с ростом размера молекулы, увеличением числа функцио-
нальных групп и хиральных центров. Проблема выбора наиболее эффек-
тивного из нескольких путей состоит в выяснении возможных путей
перехода от доступных исходных веществ к намеченной цели. Необхо-
димо выработать подходящую последовательность химических реакций.
Ограничения, налагаемые па выбор этой схемы, зависят от цели
синтеза. Если, например, целью- синтеза является биологически актив-
ное природное вещество с несколькими хиральными центрами, то необ-
ходим жесткий стереохимический контроль. При необходимости синтеза
вещества, используемого в значительных количествах, определяющими
факторами при выборе схемы синтеза могут стать доступность и стои-
мость исходного вещества. В промышленном синтезе вводятся жесткие
ограничения с точки зрения образующихся побочных продуктов, т. е.
возникает проблема, обычно не имеющая значения в лабораторных
синтезах.
Разработка удовлетворительного плана решения поставленной син-
тетической задачи является первостепенной работой химика-синтетика.
Это задача для ума и воображения. Не существует единственно пра-
вильного ответа, к которому можно прийти раз и навсегда установлен-
ным, рутинным путем.
Прн составлении плана синтеза сначала проводят ретроспективный
анализ. Структуру молекулы постепенно рассекают на части, последо-
вательно переходя разумными путями к более простым соединениям, до
тех пор пока не дойдут до соединений, доступных в качестве исходных
материалов. При этом необходимо учитывать различные тесно связан-
ные друг с другом факторы. Скелет молекулы можно построить через
ряд ключевых интермедиатов. Первой стадией ретроспективного анализа
является выявление основных фрагментов, из которых можно построить
молекулу. На*этой стадии анализа следует учесть потенциальные пре-
имущества сходящегося синтеза. Если молекула состоит из двух орнов-
ных фрагментов G и Н и боковой цепи I, удобнее синтезировать от-
дельно G и Ни затем соединить их, а не получать сначала G и нара-
щивать к нему по стадиям Н. Общий выход в схеме синтеза рассчиты-
вается как произведение выходов па отдельных стадиях. Так как вы-
ходы почти всегда меньше 100%, общий выход уменьшается с увеличе-
нием числа стадий. Линейная последовательность имеет максимальное
число стадий, через которые должны пройти исходные вещества. Сходя-
щийся синтез, наоборот, позволяет построить отдельные фрагменты п за-
тем соединить их; число стадий, в которых участвует каждое исходное
вещество, таким образом уменьшается.
D
Сходящийся синтез; А + В —> С —►. G—г 1
E4-F —► H-J-" G'H G_H“’
DE F I
Линейный синтез: A В —> С —* G —> G—Е —> G—Н —* G—Н— 1
376
После того, как выяснены возможные ключевые интермедиаты, сле-
дует рассмотреть влияние стереохимических факторов. Они могут быть
различными: цис-транс-изокерпя двойных углерод-углеродных связей,
стереохимия сочленения колец, относительная конфигурация хиральных
центров. Можно использовать только те пути, которые обеспечивают
стереоспецифичное или стереоселективное образование желаемого ве--
щества. Например, молекула с одной возможностью для цис-транс-изо-
мерии и двумя хиральнымц центрами может существовать в виде
1/2-(23)=4 диастереомеров. Поскольку диастереомеры обычно имеют
близкие физические свойства, вероятность получения одного чистого сте-
реоизомера становится очень низкой, если не направлять соответствую-
щим образом стереохимию реакций.
схема ю.з. синтез ювабиона по мори и мацуи [45ai
СН3С
ОСН
А
[- Zu, BrCH2COOEt
2. ГС
О СНз Г
, . и I а
(CH3)2NCCHsCI[ "
.о СНз
1. кон
С3Н5ООССН2СН
сн3
<осн3
Li AlHfOEth I о.
8
СН3
О=СНСН2СГГ'
.о СНз
(CHshCHCHsMgBr Qj.j
. > ! । ;
(СН3)2СНСН2СНСН2СЙ
Li,NH3
грет-Ви ОН
н+ „ /^°СН3
ОН СН3 tН ОН. СНз |
(СН3)2СНСН3СНСН2СНХ^^ G 4 (СН3)гСНСНгСНСНгСН"
Н ЬЬЛМ
ОН сн
(сн3)2снсн2снс н
1смесь двух диастереомеров)
z I
I .AcCI, пиридин... j. 9
2 - CHSCO
3‘ nuS (CHa)2CHCH2CHCH2CH'T^
H
i/KOH
J 2. CrVI
.СООН
Ювабион ч------
к
н VH3 Г ¥
(СН3)2СНСНгССН2Снф^ Ja“o™poK) *
377
СХЕМА 10.4. СИНТЕЗ ЮВАБИОНА ПО АЯРУ И РАО 145S]
О
ОСН
0CHs II -он
+ (СНзЬСНСНгССНз ----i
CH3MgKr,
CuCl
о
CHS
ОСНз
II I
Далее как на схеме 10.3 — (C^JjCHCHjCC^CH^^
f Наконец, функциональность. В разделах о защитных группах и син-
тетических эквивалентах мы обсудили идею защиты или маскировки
функциональных групп. Часто бывает необходимо проводить взаимопре-
вращение родственных функциональных групп. Углеродный атом, у ко-
торого в конечном веществе должна находиться гидроксильная группа,
может быть проведен через последовательность стадий в виде карбо-
нильного углерода и затем в конце синтетической схемы превращен в
спиртовую группу. Аналогично циано группу можно превратить в слож-
ноэфирную группировку, и так далее. Создание функциональных групп
в нужных положениях часто менее трудно, чем создание общего скелета
молекулы и нужной стереохимии, так как существует много методов для
взаимопревращений обычных функциональных групп. I
Эти идея можно проиллюстрировать несколькими примерами ус-
пешных многостадийных синтезов. Рассматривая примеры известных
уже синтезов, мы будем стремиться четко выделить стадии, на которых
создается скелет молекулы, ее стереохимия и функциональность. Рас-
смотрены примеры синтеза природных продуктов, но такой же подход
применим в синтезе любого другого вещества.
Ювабион. Посмотрим сначала на молекулу, которая была получена
несколькими различными путями. Ювабион, терпеновый кетоэфир, был
выделен из некоторых растений. Он проявляет ювенильную гормональ-
о 1 НяС /X. ..-COOCIU
, If I \ У
(СН3)2 С НСН2 С СН,-С
. /н
‘ ювабион
ную активность, т. е. может модифицировать метаморфозы определен-
ных насекомых. Описано по крайней мере 7 синтезов этого вещества.
Они приведены на схемах 10.3—10.9. При сравнении некоторых из этих
схем можно показать альтернативные подходы к синтезу этого соедине-
ния. Синтезы на схемах 10.5, 10.6, 10.9 стереоселективны. Стереохимия
синтеза на схеме 10.8 не ясна из реферата патента, в котором он описан.
Два синтеза (схемы 10.3 И 10.4) параллельны на большей части их
схем, из них мы рассмотрим главным образом схему 10.3. ,
Во всех этих синтезах ювабиона ключевым интермедиатом является
вещество, с цнклогексеновйм кольцом. В схемах 10.3 и 10.4 исходным
для синтеза циклогексеновой системы является ароматическое кольцо;
восстановление ароматической системы проводят на довольно поздней
стадии. В схемах 10,5 и 10.8 в качестве исходного вещества используется
СХЕМА 10:5< СИНТЕЗ ЮВАБИОНА ’ПО ПОУСОНУ С COTP. [45sJ
схема «.в. Синтез ювабиона по верчу, «/'1кдое(альду я поУЕлу[«54
(сн^снсн
^HCLMbOH. (CH3)2CHCH^O^,COOCH3
1> У''/Чо,!
н-тн
уН;.С "
J. Ca,NHa
2. Сги
Ювабион -V-—•——
Г
н3с
3Z9
СХЕМА 10.7. СИНТЕЗ ЮВАЁИОНА ПО ДЕАБКИНОИ И ЦЙЗИНУ [45Э)
__ СО ОН I NaBH*
Q (if' ‘3. Этерификация
’СНзС^4^ 3.C,H,SO,Cl
СООСН3
C7H7O2S(j)
СН3СН
+ (СНа)гСНСНгССН2СООС2Н5.
с
1. ЩО, Щ
Юваоион ч----------
2.Н+,ЩО
3. CHeNs
в
СООСНз
С2Н3ООС
(CH^CHCHsC^l
О СН3 , '
оптически активный природный продукт, лимонен. Это облегчает реше-
ние стереохимических проблем, особенно если продукт требуется в оп-
тически активной форме. В схемах 10.3, 10.5, 10.9 боковую цепь нара-
щивают по стадиям к ключевому циклическому интермедиату. В схе-
мах 10.6, 10.7, 10.8 почти построенную боковую цепь присоединяют
к циклическому интермедиату.
Стереохимические проблемы в этих синтезах связаны с относитель-
ной конфигурацией двух соседних хиральных углеродов. В схемах 10.3
и 10.4 стереохимия продукта устанавливается на стадии восстановления
(стадия Н). Образуются оба возможных диастереомера, и их надо раз-
делять после завершения стадии J. В схеме 10.7 стереохимия реакции
не контролировалась, продукт .представляет собой смесь двух диасте-
реомеров.
Синтезы 10.5, 10.6 и 10.9 стереоселективны. В синтезе на схеме 10.5
исходным веществом является оптически активный терпен лимонен. На-
личие хирального центра приводит к умеренной стереоселективности при
гидроборировании (стадия А), преобладание нужного диастереомера со-
ставляет 3:2; интермедиат получают стереохимнчески чистым после
кристаллизации твердого' производного. Хиралытые центры не затраги-
ваются ни в одном из дальнейших превращений, так что в этом синтезе
стереохимия определяется рано, и все дальнейшие реакции не ослож-
няются необходимостью разделения стереоизомеров. На схеме 10.6 сте-
CXEMA M.S. СИНТЕЗ ЮВАЕИОНА ПО КРОУФОРДУ fitej
I. Литии рование* .
2. (СНа)гСНСЩСИ=О
...........— >
А
I п 1 п
(CH3)2CHCHaCHCH2cdr^
в
L Селективное
восстановление
2. GrVl
Ювабион
С
1, Окисление как
в схеме 10.5
2. Этерификации
О СН
, t II I
(CH3)2CHCII2CCHCH
СНз
380
СХЕМА 10.0. СИНТЕЗ ЮВАБИОНА ПО ФИЧИНИ С СОТР. 145Ж]
I. LiAlHi
2.CSrq,
PPh3
осщ5
(сн3]гснсн2со6нсн3
CN
... OC2H5
CH3GH0
I YT
(СН3)2СНСН,ССН2' Д H
PN
H+,
ОСгН5 H‘° ~
1 F
СИСНз „r > , ,
(CH3)2
1. HOCHsCHsOH
H+-
2. CrV1
i}. NaBlI4
2. CrH?SO3C]
H+, HSO
—“—> Ювабион
реохимия определяется бициклическим промежуточным аддуктом Диль-
са— Альдера. Используемый аддукт имеет требуемую относительную
конфигурацию двух хиральных центров, конфигурация которых в даль-
нейшем не меняется. Стадия С; приводит к смеси диастереомеров, кото-
рую далее используют в стадиях D и Е; однако этот хиральный центр
отсутствует в конечном веществе, и, таким образом, проблема общей
стереохимии синтеза не возникает.
В синтезе на схеме 10.9 стереохимия фиксируется на одной из ран-
них стадий. Стереоселективпость протонирования фрагмента енамина
381
при гидролизе на стадии В является результатом предпочтительного
протонирования с менее затрудненной стороны молекулы:
Другие превращения не влияют на хиральные центры, и весь синтез
стереоселективен. Интересно отметить, что на стадии Е в качестве син-
тетического эквивалента нуклеофильного ацила используют защищен-*
ный циангидрин.
Эти серии синтезов показывают, что существует много путей син-
теза алифатической цепи ювабиона^ Методы создания необходимой кон-,
фигурации в трех синтезах, где это было сделано, также различны.
В схеме 10.5 использован метод асимметрического синтеза. Схема 10.6
основана на сбздании определенной конфигурации бициклического ин-
термедиата и использовании нужного изомера для последующих стадий.
В схеме 10.9 конфигурация хиральных центров создается в результате
стереоселективного протонирования.
! Описано много синтезов полифункциональных природных веществ,
некоторые из них рассматриваются в следующих разделах. Выбор при-
меров обусловлен не каким-то особым значением синтезируемых соеди-
нений; они иллюстрируют, как в синтезе довольно сложных молекул
переплетаются проблемы создания скелета молекулы, введения функ-
циональных групп и стереохимического контроля.
Фумагилол. Фумагилол— спирт, который входит в состав антибио-
тика эфирного типа — фумагилина. Хотя размеры его молекулы срав-
нимы с ювабионом, проблема стереохимии более сложна: имеется шесть
хиральных центров. Две эпоксидные группы вносят свою сложность; они
7 сна -
снгсн=с(сн3)2
ОСНз
НО н О'
фумагилол
1. ...
относительно реакционноспособны и поэтому должны быть введены на
последних стадиях синтеза. Наиболее общими методами введения эпок-
сидного кольца являются окисление алкена, реакция карбонильной
группы с илидом серы и внутримолекулярная нуклеофильная циклиза-
ция. Поскольку в молекуле имеется цикл, одним из возможных подхо-
дов к синтезу фумагилола может быть построение кольца с последую-
щим присоединением боковой цепи. Цикл можно получить внутримоле-
кулярным алкилированием или конденсацией, но поскольку это кольцо
шестичленноё, то следует рассмотреть и реакцию Дильса —Альдера.
Можно ли использовать диенофил с заместителями X и Y, которые
можно было бы превратить в экзоциклический эпоксид? Если так, то
реакция Дильса—Альдера была бы заманчива тем, что она дала бы
382
Соединение с двойной связью в положении, где в конечном итоге должны
стоять гидроксильная и метоксильная группы. Эти группы можно было
бы ввести рядом региоселективных и стереоспецифичных реакций по
двойной связи. Если все эти превращения считать1 возможными, то про-
блема сводится к синтезу диена, в котором: R можно было бы превра-.
днть в нужную боковую цепь.
Решение синтетической проблемы было достигнуто Кори и Снай-
дером [46]. Синтез фума.гилола приведен на схеме 10.10.
а-Бромакролёин реагирует кДк синтетический эквивалент неустой-
чивого и, вероятно, нереакционноспособного диенофила, оксида аллена
, О
сн2=с'^'сн2
Эпоксидное кольцо образуется на стадий Н в результате внутримоле-
кулярного алкилирования после восстановления альдегидной группы
в первичную спиртовую. На стадии I создается нужная конфигурация
гидроксильной и метоксильной групп. Оксид осмия(УШ) обеспечивает
сип-присоединение. Конфигурация по отношению к боковой алкильной
цепи определяется пространственными факторами: реагент подходит,
к двойной связи со стороны, противоположной алкильному заместителю.
Селективное метилирование диола на стадии J является, вероятно, ре-
зультатом ббльшёй доступности экваториального гидроксила: селективно
метилируется именно экваториальная гидроксильная группа. Селектив-
ность этой стадии полностью не выяснена, так как умеренный выход
(65%)! желаемого продукта не исключает возможность частичного об-
разования другого изомера^ i
На стадии G возникает вопрос как о химической, так и о стереохи-
мической селективности. Необходимо окислить трехзамещенную двой-
ную связь, а не эндоциклическую двойную связь. Это можно сделать
благодаря повышенной реакционной способности более замещенной ал-
кеновой связи в реакции окисления надкислотой. Окисление может про-
исходить с двух псидеитичных (диастереотопных) сторон двойной связи.
Наблюдаемое (н желаемое) направление окисления осуществляется
благодаря пространственному экранированию, создаваемому с тыльной
стороны двойной связи б’ромом и триметилсплильной группой, как пока-
зано ниже (А — предпочтительная атака с фронта, В — подход с тыла
затруднен):
383
СХЕМА 10.10, СИНТЕЗ ФУМАГИЛОЛА [40]
о . 'O==CjCH3
II , NaOMe , . ’ |
СН3ССН3СООСН3 Ч-(СН3)2С==СНСН2Вг—~*(СНфС=СНСН2СНСООСНз
В NaOEt
Нз<\ - - ... ScOs , ч
C=CHCH2CH2COOCHj «—- (сн3)гс=снсн%снгсоосн3
О=нсх 1 с
D CH2=CHCH=PPh3
J Вг
Н®С\Ч ~ сна=снсн=о
С=СНСН2СН5СООСН3--------—
CH2=CHCH=JJCZ
4 <
Вт
- JCH=O
„СЙЗ
— ..
'Н С^СИ^СООСНз
1. NaBH<
1. nh£f~
г.сНзО-
н
^CH,OSi(CH3)3
СНз i
Аг-зэднал-
б&ИЗОЙНЕИ!
G
F 2. (CH3)3SiCl
Вг ” ч
^T,CH2OSi(CH3)3
Т zCHa
СН2СНдСООСН3
/а
Н CHgCHgCOOCHs
V
н
НО''
/°? .
--сна
х ^,сн3
CH2CHgCbOCH3
хн
CHat,
MaUCRs
J
/X ‘
CHsLi /\Z__CH,
ЛА /СНз / ,
НО' Т ^СН2СН2С(СН3)г
сн,6
ЗЬ4
1. (СН9С)гО
2.СН38ОгС1
3. Et4N*Br '
4. КгСО3,НдО
Кариофиллен. Кариофиллен является сесквитерпеном, при синтезе
которого возникает проблема построения системы конденсированных ко-
лец: малого (четырехчлепного) со средним (девятичлеииым). Функцио-
нальный характер не сложен: имеются только двойные связи. В моле-
куле два хиральных центра н один алкеновый фрагмент, который дол-
жен иметь транс-конфигурацию.
кариофиллен
Успешный синтез кариофиллена приведен на схеме 10.11 [47].
Некоторые реакции превращения функциональных групп в этой схеме
не требуют специального комментария, так как они обсуждены в дру-
гих разделах. Стадии А (см. разд. 6.2), В, С (см. разд. 1.4 и 2.4), D (см.
СХЕМА 10,11. СИНТЕЗ КАРИОФИЛЛЕНА (4Ц
Н3С /СНз
С
II
сн2
нагревание или
основание
--------------
В
1.МаН,{СН30)2С=0
2. СНз!
J/2I3 Зак. ад
385
разд, 5.1), G, Н (см. разд. 3.1), I и L (см. разд. 2.5) представляют со-
бой довольно известные превращения. Особенностью стадии D является
введение потенциальной сложноэфирной группы в виде диметоксиаце-
таля. После удаления тройной связи ацеталь превращают в карбоксиль-
ную группу гидролизом и окислением. 'Вследствие близости гидроксиль-
ной группы происходит лактонизация. Стадия F представляет собой
конденсацию Дикмана (см. разд. 2.4) с а-углеродом лактонного кольца,
играющим роль нуклеофила. Ключевой стадией является стадия J. Здесь
для построения цикла среднего размера используют фрагментацию (см.
разд. 8.5). Эта реакция также позволяет создать нужную конфигурацию
сочленения колец, так как наличие соседней карбонильной группы об-
уславливает эпимеризацию в более устойчивое транс-сочленение. Реак-
ция фрагментации стереоспецифична. Из двух диолов, разделенных на
стадии Н, только один, с qac-расположением гидроксильной и аигуляр-
пой метильной групп, будет фрагментироваться в желаемый транс-
алкен:
Сиренин. Сиренин — половой гормон грибка Allomyces,
НОН-С^
н н3с
СНз—На С
сиренин
CHiOH
Алкеновую связь надо создать так, чтобы гидроксиметильная группа за-
няла транс-положение относительно алкильного заместителя. Синтез,
приведенный на схеме 10.12, выполнен Греко [48]. Описапы и другие
синтезы. В качестве исходного соединения используют доступное при-
родное вещество гераниол.
Интересны все этапы синтеза. На стадии А используется специальный
способ 5лг2-замещения арилсульфоната ионом хлора. Особые условия
необходимы для того, чтобы препятствовать образованию изомерных
хлоридов, так как имеется аллильная система. На стадии В происходит
взаимодействие с металлорганическим соединением (см. разд. 5.1), ко-
торое облегчено из-за аллильного характера реагирующего вещества.
На стадии С триен селективно гидроборируют по концевой связи, ис-
пользуя объемистый днзамещенный боран (динзоамилборан) и затем
окисляют первичную спиртовую группировку в карбоксильную, не за-
трагивая двойные углерод-углеродные связи. На стадии Е строят би-
циклическую систему. После обычного а-диазокетонного синтеза (см.
разд. 8.2) проводят разложение в присутствии медного катализатора.
Образование кольца протекает как внутримолекулярное присоединение
карбена (см. разд. 8.2). Стадия F кажется шагом назад, но благодаря
этому удается стереоселективно ввести функциональную группу с кис-
лородом. На следующей стадии используют фосфонатиую модификацию
реакции Виттита, которая, как известно, протекает с требуемой стерео-
химией (см. разд. 5.2). Стадии от Н до J являются последовательностью
реакций, которые могут провести превращение:
386
СЛЕШ 10.12, СИНТЕЗ СИРЕНИНЛ H8I
(СН2)2 ССН2ОН
Н СН,
I I
С С
И СН,
А
1. МеЫ
2. ArSOzCJ,
LlCl
(СНз)г(/
СН2С1
В | CH2==CHCH2MgBr
Н СНз
I I
с с
/ \ / \
(СНз)гС (СН2)2 C(CH2)3COjH
н
с
1. r2bh
2. NaOH,
н2О2
a, CrVI
СНз
I
с
// \ / ч
(СН3)2С (СН2)2 ССН2СН2СН=СНа
I
Н
Н СНз
I (
С с
(СНз)2С^ VHS)?b(CHs)3CCHN2
Н О
модная
бразда
Е
/,Н нзС
\сн2)г^С^1
о
(EtO)2PGCOOCH3
<Ь3
--------------
й
HOHSC\^
н3с/
ЫА1Н4
К
СН3ООС
н3с
J NaBH4
387
СХЕМА 10.13. СИНТЕЗ ИНТЕРМЕДИАТОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОСТАГЛАНДИНОВ ИВа]
01
. А СН.= ССОС1
ТГ + ВгСН2ОСНЁСС13 > Г У-СНяОСНгСС13-----------——-
НОСНгСНаОН,
н+
D
Механизм этих стадий приведен ниже;
CHOR
ОН3
СН=О
+ ROH + Н+
Финальной стадией К является восстановление альдегидной и слож-
ноэфирной групп в первичные спиртовые действием LiAlH4.
Интермедиаты синтеза простагландинов. На схемах 10.13—10.16
приведены некоторые синтетические подходы к структурам (11) и (12):
/НО
V-CHs сн=сн(сн2)3соон
СН=СНСН(СНа)4СН3
ОН
просудгландип
388
СХЕМА 10Л4, СИНТЕЗ ИНТЕРМЕДИАТОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОСТАГЛАНДИНОВ [48*1
лг-хлорнад-
кислота
----------*
D
Эти стереоизомерные соединения являются интермедиатами в синтезе
простагландинов — класса природных соединений, присутствующих в
очень небольших количествах в различных органах млекопитающих и
других живых организмах. Синтез этих соединений представляет в на-
стоящее время большой интерес, так как они проявляют широкий спектр
потенциальной физиологической активности, а выделять из природных
источников их нелегко. Альдегидную группу этих интермедиатов ис-
пользуют для введения боковых цепей, обычно с использованием реаген-
тов Виттига, содержащих дополнительную функциональную группу.
Каждый из путей синтеза планируют так, чтобы получить продукт стё-
реохимическц чистым. Это имеет большое значение, так как каждый
СХЕМА 10.15, СИНТЕЗ ИНТЕРМЕД ПАТОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОСТАГЛАНДИНОВ [48ffl
13 Зак. 910
389
СХЕМА 10.16. СИНТЕЗ ИНТЕРМЕДИАТОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОСТАГЛАНДИНОВ НМ
но
GH=O
о СНз
интермедиат имеет 4 хиральных центра и без стереохимической на-
правленности можно получить восемь диастереомерных рацематов,
В каждом синтезе определенная стереохимия продукта создается за Счет
бициклического интермедиата, который определяет относительную кон-
фигурацию различных групп.
По схеме 10.13 относительная конфигурация заместителей в поло-
жениях 1 и 3 циклопентанового кольца создается при образовании би-
цикло[2.2.1]гептенового кольца на стадии В. Геометрия кольца требует,
чтобы две новые углерод-углеродные связи, создаваемые на стадии В,
имели ц«с-ориентацию относительно друг друга. Следующая стерерхи-
мически важная манипуляция с заместителями при С-1 и С-3 происхо-
дит на стадии Н, когда проводят окисление по Байеру-—Виллигеру.
Поскольку эта1 реакция протекает с сохранением конфигурации мигри-
рующей группы (ем. разд. 9.5), quc-расположение заместителей у С-1
и С-3 сохраняется. Заместители при С-2 и С-5 должны иметь цнорас-
положение относительно друг друга, но занимать транс-полоЖение по ,
отношению к заместителям при С-1 н С-3. Ключевой реакцией для со-
здания такого расположения является также стадия В. Атака диено-
390
4
фила происходит с менее затрудненной стороны замещенного цикло-
пентадиена. цис-Положепие заместителя при С-2 по отношению к кис-
лороду при G-5 обеспечивается образованием внутримолекулярной
С—О-связи на стадии F.
В схеме 10.14, которая значительно короче, чем 10.13, используют
те же общие методы создания стереохимических отношений. На стадии
С при протонированин происходит раскрытие циклопропанового кольца.
Возникающий карбениевый ион захватывается внутримолекулярно и
поэтому заместители при С-2 и С-5 оказываются в цис-положении. Для
создания цис-конфигурации заместителей при С-1 и С-3 используют гео-
метрию бициклической системы и сохранение конфигурации в реакции
Байера — Виллигера, как в схеме 10.13. Стадия А представляет собой
электрофильное замещение, которое инициируется протонированным
формальдегидом. Образующийся катион захватывается муравьиной кис-
лотой, а первичный спирт в условиях реакции формилируется:
СН2=О + Н* сн2~бн
рхемы 10.15 и 10.16 приводят к интермедиатам, в которых заме-
стители при С-1, С-3 и С-5 имеют цис-ориентацию друг относительно
друга; В с^еме 10.15 цис-положение групп при С-1 и С-3 создается при
окислении по Байеру — Виллигеру, которое проводится на первой ста-
дии синтеза. На стадии С создастся цис-ориентация кислородной функ-
ции при С-5. Иодлактонизация является стереоспецифичным айти-прй-
соединением и образование цис-сочлеценных пятичленных колец проист
ходит предпочтительнее, чем транс. Другие стадии представляют собой
реакции, которые уже были обсуждены ранее; ;
Последний из путей синтеза (схема 10.16) радикально отличается
от схем 10.13—10.15. цис-Конфйгурация заместителя при С-1 и кисло-
рода при С-5 создается на стадии Е. Эта реакция включает сольволиз
первичного алкилсульфоната с участием двойной угл,ерод-углеродной
связи. эндо-Положепие гидроксцметильной группы, созданное на ста-
дии В, обеспечивает необходимую стереохимию. Требуемая эндо-ориен-
тация создана использованием полностью цищ1,3,5-тригидрокснцикло-
гексана в качестве исходного соединения для циклизации, проводимой
на стадии А,
Интересной особенностью схемы 10.16 является то, что циклопента-
новое кольцо образуется на конечной стадии сужения цикла по Тиф-
фено — Демьянову (см, разд. 8.6). Стереохимия циклогексанового пред-
шественника такова, что мигрирующая связь занимает нужное анти-по-
ложение по отношению к уходящему азотсодержащему заместителю:
НсГ ин ।
. Другой интересной особенностью этой схемы является то, что в мо-
лекуле с самого начала имеются гидроксильные группы. Их защищают
в виде циклического ацеталя на стадиях А — 1. На предпоследней ста-
13* 301
дни снимают защиту с одной группы, чтобы получить конформацию,
необходимую для последней перегруппировки.
Рассмотренные только что схемы иллюстрируют синтезы, которые
в настоящее время способны осуществлять химики-органики. Были син-
тезированы и гораздо более сложные молекулы: например, в 1972 г.
описан полный синтез витамина Bi3, осуществленный после 10-летних
усилий [49]. С точки зрения сложности полученной молекулы и логи-
ческого подхода этот синтез является наиболее впечатляющим из всех
проведенных до настоящего времени.
H2NCOCH2QH2 СНз ch2conh^
h2ncoch2
НОСНг °
витамин В12
Возможность успешной разработки приемлемого плана синтеза с помощью ра-
ционального ретроспективного анализа зависит от ряда факторов, среди которых опыт
химика, его воображение и прозорливость играют главную роль. Имеет значение и на-
бор реакций, которые может применять химик. Это определяется не только реакциями,
которые он помнит, по и способностью использовать доступную химическую литературу,
чтобы найти реакцию, пригодную для нужного превращения. Наиболее систематиче-
ским и обширным источником этого типа сведений является серия «Synthetic Methods^
of Organic Chemistry», выходящая под редакцией Тёйльхеймера. Эта серия наряду с
другими сборниками синтетических методов приведена ниже в общем списке литера-
туры. Этн книги являются великолепным источником информации, особенно о превра-
щениях функциональных групп. Разработка удовлетворительна го плана определенного
синтеза является проблемой, которую надо решать для. каждой индивидуальной моле-
кулы или родственных молекул. Задачи в конце главы дают возможность читателю
попробовать свои способности в этом направлении.
В настоящее время активно исследуется возможность использования ЭВМ для
проведения ретроспективного анализа. Это заманчивая альтернатива, так как каталог
реакций, который можно заложить в компьютер, много больше, чем имеющийся в па-
мяти химика. Однако сочетание каталога реакций с эффективной программой ретро-
спективного анализа является сложной задачей. Сообщение об общих концепциях ее
решения опубликовано Корн и его коллегами [50]. Усовершенствования метода опубли-
ковываются по мере их достижения [51]. В основном программа формирует «дерево»
потенциальных интермедиатов ретроспективным анализом синтетической цепи. Выстраи-
вая в обратном порядке серии найденных предшественников, разрабатывают возможные
пути синтеза. Для описания каждой стадии в процессе структурного анализа, приво-
дящего к потенциальному исходному веществу для данного продукта, в английском
языке используют термин ^antithetic transform» (антитетическое преобразование), в
русской литературе не встречающийся.
Существующие программы используют интенсивное взаимодействие между хими-
ком и компьютером. Связь между химиком и машиной осуществляется с помощью гра-
фических структурных формул, написанных химиком. Машина может также дать струк-
туры соединений, которые она создает как потенциальные интермедиаты [52]. Мы здесь
не обсуждаем детали программ. Система использована Гарвардской группой химиков
в синтетическом анализе, и по мере расширения решаемых ею проблем она будет ста-
новиться все более полезной. В настоящее время, однако, мало вероятно, что машинный
анализ уменьшит необходимость планирования синтезов Человеком. В 197] г. Кори
по поводу проблемы создания, общего метода для решения сложных, синтетических’ про-
392
блем сказал; «непохоже, что эта работа будет завершена в обозримом будущем» [50],
Ясно, однако, что систематическая природа этого подхода поможет -определить порядок
и стратегию ретроспективного анализа и, вероятно, помочь химикам систематизировать
их мышление в области синтетической химии.
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
J. F. IF. МсСпте, Protecih'e Groups in Organic Chemistry, Pienum Press- New York NY,
1973.
R E, Ireland, Organic Synthesis, Prentice-Hall, "Englewood Cliffs, NJ, 1909,
IF. Theilheimer, Synthetic Methods of Organic Chemistry, V. I—30, S, Karger, Basel,
1946—1976.
S. R. Sandler, IP, Karo Organic Functional Group Preparations, V. I—III, Academic
Press, New York, NY, 1968—1972
C.A. Buehler, D. E. Pearson, Survey of Organic Syntheses, Wiley — Interscience, New
York, NY, 1970.
J. T. Harrison, S. Harrison, Compendium of Organic Synthetic Methods, V. 1, 2, Wiley,
New York, NY, 1971, 1974.
R. B. Wagner, H. D. Zook, Synthetic Organic Chemistry, John Wiley 'and Sons, New York,
NY, 1953.
J. ApSimon. The Total Synthesis of Natural Products, V. 1, 2. Wiley~ Interscience, New
York, NY, 1973.
J. Fleming, Selected Organic Syntheses, Wiley, New York, NY, 1973.
ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В ТЕКСТЕ
1 W. Е. Parham, Е. L. Anderson, J. Am. Chem. Soc. 70, 4187 (1943),
2. A. F. Kluge, K. G. Untch, J. H. Fried, J. Am. Chem. Soc. 94, 782'7 (1972).
3. Af. Smith, D. H. Rammler, 1. H. Goldberg, H. G. Khorana, J. Am. Chem. Soc. 84,
430 (1962).
4. W. H. Hartung, R. Simonoff, Org. React. 7, 263 (1953).
5. E. L Reist, V. j. Bartuska, L. Goodman, J. Org. Chem. 29, 3725 (1964);
6. R, Gigg, C. D. Warren, J Chem. Soc. C, 1903 (1968).
7, /, F. Rlebe, in: Advances in Organic Chemistry, Methods and Results, V. 8, E. C. Tay-
lor (ed.), Wiley — Interscience, New York, NY, 1972; pp. 97—178; A. E. Pierce, Si-:
iylation of Organic Compounds, Pierce Chemical Co, Rockford, III, 1968.
8. Ё. J. Corey, A.' Venkates&'arla, J. Am. Chem. Soc. 94, 5190 (1972).
9. Af. Tanabe, B. Bigleg, J. Am, Chem. Soc. 83, 756 (1961).
10. H. A. Staab, Angew. Chem. 74, 407 (1962),
11. F. A. Caret/, К О- Hodgson, Carboh у dr. Res. 12, 463 (1970).
12. R. C. Parish, L. Af. Stock, J. Org. Chem. 30, 927 (1965); J. Af. Tedder, Chem, ReV.
55, 787 (1955). "
12a. H. B. Henbest, E. R. H. Jones, I- Af. S. Walls, J. Chem. Soc., 3646 (1950).
126. №. A. Abdel-Rahman, H. W. Elliott, R. Sinks, W. Kling, H. Rapoport, J. Med. Chem.
9, 1 (1965).
12a. A, Af. Michelson, A. Todd, J. Chem. Soc., 3459 (1956).
12c. L. Knof, Justus Liebigs Ann. Chem., 656, 183 (1962).
123 S. D. Sabnis, H. H. Matfiur, S. C. Bhatiacharyya, J. Chem. Soc.. 2477 (1963).
13. Af. S. Gibson, R. W Bradshaw, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 7, 919 (1968).
14. G. Mifsunohu, M. Wada, T. Sana, J. Am. Chem. Soc. 94, 679 (1972).
15. F. Weygand, E. Frctueridorfer, Chem. Ber. 103, 2437 (1970).
16. J. Gulzwiller, Af Uskokovic, J. Am. Chem. Soc. 92, 204 (1970).
17. A.,.Taurog, s. Abraham, I. L. Ckaikojf, J. Am, Chem. Soc. 75, 3473 (1953)1
18. C. A. MacKenzie, J. H. Stocker, J. Org. Chem. 20, 1695 (1955).
19. E. J. Corey, R. ,4. Ruden, J..Org Chem. 38, 834 (1973).
20 J. L, Isidor, R M. Carlson, J. Org. Chem 38, 554 (1973V.
21, G. E. Wilson, JrM. G. Huang. W. W. Scholman. Jr., J. Org. Chem. 33, 2133 (1968).
22. C D/erasbi. Af Gorman, J. Am.. Chem. Soc. 75, 3704 (1953).
23. C Djerass', E. Batres, J. Romo. Q. Rosenbraz, J. Am. Chem. Soc. 74, 3634 (1952).
24. D IF. Emer/unt. H. Wynberg, Tetrahedron Lett., 3445 (1971).
25. E. J. Corey, J. E. Richman, J. Am. Chem. Soc 92, 5276 (1970).
26. A. 1 Meyers, D L. Temple, Jr.. J. Am; Chem Soc. 92, 6644 (1970); D. Haiduke-
wtfdi, A_ / AL’iiCrs, Tetrahedron Lett., 3031 (1972). *
27, R. B. Woodward. R. Heusler, I. Gosteli, P. Naegeli, IF. Oppolzer, R. Ramage, S. Ran-
ganathaii, H. Yorbruggen, J. Am. Chem. Soc. 88, 852 (1966).
2Я. A. A Aboderin, G. R. Delpierre, J. S. Fruton, J. Am. Chem. Soc. 87, 5469 (1965).
29. G. Stork, L. Maldonado, J. Am. Chem Soc. 93, 5286 (1971); 96, 5272 (1974).
30, £>. Seebach, Synthesis, 17 (1969); D. Seebaeh, E. J. Corey, J. Org. Chem., 40, 231
(1975).
31. J. E. Baldwin, G A. Hoile, O. IF. Lever, Jr., J. Am. Chem Soc. 96, 7125‘ (19741
"9 G E Niznik, IF. H .Morrsoft. III. H №. Walborski/, J. Org. Chem. 39, 600 (1974).
Zla G, Stork, L MaldomMo, J Am Chem. Soc. 93, 5286 (1971)’; 96, 5272 (.1974).
393
326. Д. Setback, Synthesis, 17 (1969).
32e. j. E. Richman, J. L. Herrmann, R. H. S-Messinger, Tetrahedron Lett, 3267 (1973);
J. L. Herrmann, J. E. Richman, R. H. Schlessinger, Tetrahedron Lett, 3271 (1973).
32г. J. E. Baldwin G, A. Hbfle, 0. IF. Lever, Jr., J. Am. Chem, Soc. 96, 7125 (1974).
325. K, Oshimo, K. Shimofi, H. Takahashi, H: Yamamoto, H. Nazaki, J, Am. Chem. Soc.
95, 2694 (1973). '
33. E. J. Corey, N. Al, Weinshenker, T, K- Schaaf, W. Huber, J. Am. Ghem. Soc. 91, 5675
(1969).
34. S. >G. Levine, J. Am. Chem. Soc. 80, 6150 (1958); G. Wittig, Boll, K.H. Kriick,
Chem. Ber. 95, 2514 (1962).
35. C. A. Henrich, F. Schaub, J. B. Siddail, J. Am. Chem. Soc. 94, 5374 (1972).
36т £). Setback, D. Enders, Angew. Chem. [nt. Ed. Engl. 14, 15 (1975).
36a. G. Stork, Al. £. Jung, J. Am. Chem. Soc. 96, 3682 (1974).
366. A. Л Мерам, N. Hdzarenko, J. Org. Chem. 38, 175 (1973).
36e.E.|7. Corey, B. IF. Erickson, R. Noyori, J. Am. Chem. Soc. 93, 1724 (1971).
36г. D. A. Evans, G. C, Andrews, B. Backwalter, J. Am. Chejn. Soc. 96, 5560 (1974);
Г. C. Still, T. L. Macdonald, J. Am. Chem. Soc. 96, 5561 (1974).
363. L. S. Hegedus, R. K. St Iverson, J. Am. Chem. Soc. 96, 3250 (1974),
36e. S. Sliatzmiiier, P. Gygax, b. Hall, A. Eschenmoser, Helv. Chim.. Ada, 56, 2961
(1973).
36ж. P. L. Stotter, R. Ё. Hornish, J. Am. Chem. Soc. 95, 4444 (1973).
37. J. D. Morrison, H. S. Mosher, Asymmetric Organic Reactions, Prentce-Hall, Engle-
wood Cliffs, NJ, 1971.
38. W. E. Doering,R. IF. Young, J. Am. Chem. Soc. 72, 631 (1950).
39. D. J. Cram, F. A. Abd Elhajez, J. Am. Chem. Soc. 74, 5828 (1952).-
40. D. J. Cram, K.R- Kopecky, J. Am. Chem. Soc. 81, 2748 (1959). !
41. G. Zeifel, H. C. Brown, J. Am. Chem. Soc. 86, 393 (1964).
42. H. C. Brown, H. R, Ayyangar, G- Zweifel, J. Am. Chem. Soc. 86, 397 (1964).
42a. H. C. Brawn, H. R. A у ganger, G Zweifel, J. Am. Chem, Soc. 86, 1071 ([964);
G. Zweifel, N, R. Ayyangar, T. Munekata, Hi C. Brown, J. Am. Chem. Soc. 86, 1076
(1964).
43. K. R. Varma, E. Caspi, Tetrahedron 24, 6365 (1968); A. Streitwieser, Jr., L. Verbit,
R. Biifman, J. Org. Cliem. 32, 1530 (1967); D. R. Brown, S. F. A. Kettle, J. McKenna,
J. M. McKenna, Chem, Commtin., ,667 (1967); D. J. Sandman, K. Mislow, IP. p. Gid-
dings, J. birlam, G. C. Hanson, J. Am. Chem. Soc. 90, 4877 (1968).
43a. J. Sauer, J. Kredel, Tetrahedron Lett, 6359 (1966).
44. A. 1. Meyers, G. Knaus, J- Am. Chem. Soc. 96, 6508 (1974).
45. E. J. Corey, S. Al. Albonico, U. Koelliker, T. K. Schaaf, R. K- Varma, J. Am. Chem.
Soc. 93, 1491 (1971).
45a. K- Mori, M. Matsui, Tdrahedrori 24, 3127 (1968).
456: K- S. Ayyar, G. S. K- Rad, Can. j. Chem. 46, 1467 (1968).
45e. fl. A. Pawson, H.-C. Cheung, S. Gurbaxani, G. Saucy, J. Am. Chem. Soc. 92, 336
.(1970).
45г. A. J. Birch. P. L. Macdonald, И H. Powell, J. Chem, Soc. C, 1469 (1970).
4aJ. A. A. Drabkina, F. S. Tslzin, J. Gen. Chum. USSR (Engl, translation) 43, 422, 691
(1973). J
45e. R. J. Crawford, US Patent 3676506; Chem. Abstr-77, 113889e (1972).
45». J. Fieini, J. D'Angelo, J. NoiM J. Am. Chem. Soc. 96, 1213 (1974),
46. E. J. Corey, В. B. Snider J. Am; Chem Soc. 94, 2549 (1972):
47. E. J. Corey, R. B. Mitra, H. Uda, J. Am. Chem. Soc. 86, 485 (1964). ~
48- P. A. Grieco, J. Am. Chem. Soc. 91, 5660 (1969).
48a- J. S. Bindra, A. Grodski, T. K- Schaaf, E. J. Corey, J. Am. Ghem. Soc. 95, 7622
(1973).
486 E\ J. Corey, S. M. Albonico, U. Koelliker, T. К Schaaf, R. K. Varma J. Am. Chem.
Soc. 93. 1491 (1971).
48a. R. B, Woodward, J. Gosteli, I. Ernest, R. J Friary,. G. Nestler, H. Raman, R. Sitrin,
C. Suler, J. K. Whitesell, J. Am. Chem. Soc. 95, 6853 (1973).
49. R. B. Woodward, Peter. A. Leermakers Symposium, Wesleyan University, Middletown,
CN 1972.
50. E. J. Corey, Q. Rev. Chem. Soc. 25, 455 (1971).
51- E. J. Corey, R. D. Cramer, III, W. J. Howe, J. Am. Chem, Soc. 94, 440 (1972);
E. J. Carey. W, A Howe, D. A. Pensalt, J. Am Chem. Soc. 96, 7724 11974).
52- E- J. Corey, IF. T. VPipke, R. D. Cramer, III, IV. J. Howe, J. Am. Chem. Soc. 94, 421,
431 (1972).
ЗАДАЧИ
(Литература к задачам приведена на с. 441)
— 10,1. В каждом из приведенных ниже синтетических превращений указаны соответ-
ствующие реат«тш. Но реакции в том виде, как они ианисаиь), практически не выпол-
нимы. Какие изменения необходимы, чтобы можно было провести каждое превраще-
ние по указанному пути?
ёэ4~‘‘'
?Д)
{a?
(б)
(в)
НаС СНз
о
Н3С
113
xj>°, C№>t
—1 ( KaNH3 Н3С
H..NCH-
ноос
сн3
(CHshCHM=c=NCH(CHs)a НгН
'COOCH^Vh
б' l^13
COOCIbPh
— 10.S. Предложите методы для проведения следующих синтетических превращении;
—10.3. Покажите, как, используя синтетические эквиваленты, такие как в схеме 10.2
и табл. 10.1, и другие нужные реагенты, провести каждое из следующих превращений.
(Возможно, что необходимо больше одной стадии.)
(г)
(3)
— 10.4. Ниже приведены схемы синтезов некоторых природных соединений На каждой
стадии, обозначенной буквой, укажите реагенты или ряд реакций, с помощью которых
можно провести желаемое превращение.
изрт&иещш
зиб
Ц (СНг)9СН3
°*1
^(СНг)4СН(СН3),
диспалур
НаС /СООСг'Кз'
Г
11
в Н2С СНз __
(СН3)гСН(СНг)2ССНз—> I Ijt-
VCHC=CCOOC2H5
II
(СНг)2СН Н .
397
«.-бур бо иен
—10,5, Предложен новый удобный метод синтеза ацетиленовых кетонов, основанный
на том, что фрагментация систем типа (13) проходит в мягких условиях:
ОЛ О
Н II
ЯС—(ОНг^ pc(gH2Lgsgh + Ш + X'
hy I . П
HC^C-^~=N—X
v 13
Предложите практический метод получения нужного интермедиа та (13) из а, р-нена-
сыщенного кетона с использованием легко доступных реагентов,
— 10,6. Предложите методы синтеза полициклических соединений, приведенных ниже;
— 10,7. Укажите реагент или короткую последовательность реакций для проведения
следующих превращений:
(di СНаССН2ОН —> CFI3CCHjCH4CH—С===СНе
II II । 1
СН4 СН1 он с н8
398
— 10,8, Укажите доступные оптически активные исходные вещества, которые можно ,
было бы использовать для синтеза каждого из следующих соединений;
огневки сс-циперон
О-НС _Сн;;
(б) (сн8)2сн^^^н-3о (г)
НдС | j UH
НО он
стрептоза
гельминтоспораль
— 1G.9, Предложите методы синтеза оптически активных форм приведенных ниже со-
единений из данных реагентов и любых из следующих доступных оптически чистых ве-
ществ:
Ph
сНзОРсНзСООСгНа
из 2-метилциклопептандцона-1,3, и. нетйлвиимкетона
О
II
CF3—С—С — О
(рацемический^
— 10.10. Укажите, какие функциональные группы надо защитить, чтобы провести1 сле-
дующие синтетические превращения. Предложите возможные защитны; группы и. под-
ходящие синтетические схемы для проведения каждого превращения.
390
—10.11. Соединение (14) изучено в качестве потенциального формилирующего агента
для металл органических соединений в соответствий с уравнением:
Было найдено, что присоединение металлорганического соединения к (14) неэффек-
тивно. Как облегчить проведение этой реакции, так чтобы стадия присоединения была
более благоприятной?
—10.12. Проведите ретроспективный анализ схемы синтеза каждого аз следующих
природных веществ. Предложите по крайней мере три схемы. Обсудите относительные
преимущества этих схем и опишите тщательно продуманный план синтеза, основанный
на наиболее удачном подходе.
400
(е^
О
— 1вЛЗ. Предложите методы, с
метрические синтезы следующих
помошыо которых можно было бы осушствитк
соединений;
СООН
СООН
^.СНгОН
(б| | Т
(в) СН3ССНаСООН
jp
СНз
О==СН(СНг)з С (СН,)2 С“СН2 ,
Н СНз
ГЛАВА 11
СИНТЕЗЫ МАКРОМОЛЕКУЛ
Начиная с 1930 г., значительные усилия химиков-органиков, : осо-
бенно в промышленных исследовательских лабораториях, были направ-
лены на синтез полимерных матерналзв. В этой главе представлены не-
которые из реакций, которые использовались для создания нужных по-
лимеров. Показано, что основные механизмы реакций полимеризации
аналогичны тем, которые уже встречались в реакциях малых органиче-
ских молекул.'Вместе с тем определенные особенности реакций поли-
меризации связаны с высокими молекулярными массами участвующих
молекул. *
Известно три основных типа процессов полимеризации.
Цепная полимеризация. Характерной чертой цепной полимеризации
является последовательное присоединение к растущей полимерной цепи
индивидуальных мономерных единиц. При присоединении каждой по-
следующей мономерной единицы регенерируется реакционноспособный
центр, Мл, который, взаимодействуя с другим мономером, продолжает
рост цепи:
м
R—4- R"—1Лд j R—RK-Гэ -Мд
Детальный механизм взаимодействия растущей полимерной цепи и мо-
номерной молекулы может включать радикальный, катионный или
анионный интермедиат; отдельные примеры каждого типа даны позднее.
Ступенчатая полимеризация. При ступенчатой полимеризации мо-
номерные единицы не присоединяются последовательно. Удлинение цепи
и рост молекулярной массы происходит за счет теломеров и небольших
полимеров: s
м—м + М—М—М—М —> м~М—м—м—м—м
м—М—М—М~М—М-У М —> M—Ms-J-M ’
м—м5—м + М—Мм--М —> м
М—М2т—М Ц-М—М10—М —> М—М-,5—М 'И т. д.
Во многих реакциях такого рода в качестве побочных продуктов
образуются небольшие молекулы, например вода или спирт. По этой
причине' данный класс реакций полимеризации иногда называют кон-
денсационной полимеризацией. Однако образование побочного продукта
не является обязательным и поэтому предпочтителен термин ступенча-
тая полимеризация *.
Координационная полимеризация. Координационная полимеризация
представляет собой третий общий-тип полимеризации. Аналогично цеп-
ной полимеризации, присоединение мономерных единиц происходят по-
следовательно. Координационная полимеризация — один нз видов цеп-
ной полимеризации, но в отличие от нее в Присоединении мономера при-
нимает участие помимо мономера и растущей полимерной цели третья
молекулярная частица. При координационной полимеризации на ста-
* Русской литературе такой аут^ получена» макромолекул называют обычно
поликонденсацией-, этот термин и используется в переводе. Прим. pci).
402
дни присоединения осуществляется координация мономера и полимера
С третьей чаСтицей, функция которой состоит в ускорении образования
новой связи. Обычно такой частицей является металлический комплекс.
Н.1. ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ
11.1.1. ЦЕПНАЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ
Процессы, в которых реагирующим центром полимера является
свободный радикал, относятся к наиболее важным в цепной полимери-
зации. Этот тип полимеризации обычно называют свобод наград икаль-
ной полимеризацией. Основная концепция механизма была представ-
лена в гл. 12 кн. 1 при обсуждении химии свободных радикалов.
Обычно полимеризация требует присутствия инициатора, с помощью
которого начинаются цепные реакции в полимеризующейся смеси. Ти-
пичными инициаторами являются молекулы, имеющие низкую термиче-
скую устойчивость и при разложении генерирующие радикалы. Другие
системы инициаторов действуют при фотолитическом разложений или
в результате окислительно-восстановительных реакций, генерирующих
радикальные: интермедиаты. Константы, скоростей индивидуальных ста-
дий развития цепи, следующих за инициированием, обычно очень ве-
лики, однако полимеризацию обычно проводят таким образом, чтобы
концентрация реагирующих цепей была очень низкой (<10*а М),
В результате обитая скорость полимеризации оказывается умеренной.;
Инициирование: In --> 21п •
Развитие цепи: 1п- + М —> In—М*
In—М»4-М In—М—М.
. V
Обрыв цепи: 2]п—Мя—М • ---> Продукты
Можно провести кинетический анализ системы этого типа. Основ-
ные уравнения кинетики свободнорадикальной полимеризации выводятся
при условии низкой концентрации стационарного состояния реагирую-
щих радикалов. При таком условии скорость обрыва равна скорости
инициирования;
26Д1п]=2(£()рпМпМ.]г
[InMftM.] = (fei/^),/’[In]l/2
Скорость полимеризации = k [InM^M •] [MJ = |М] (fe^) [IfajI/a = АоЬа.,[М] tlu]l/s
В константу kt может входить несколько индивидуальных констант ско-
ростей, соответствующих каждому из нескольких возможных процессов
обрыва. Такое кинетическое уравнение вполне аналогично уравнениям
кинетики свободнорадикальных реакций присоединения, приведенных
в гл. 12 кн. 1.
Молекулярная масса полимера, полученного с помощью радикаль-
ной полимеризации, зависит от относительной скорости развития по
сравнению со скоростями стадий, на которых рост полимерной цепи
останавливается. Одним из процессов, останавливающих рост Цепи, яв-
ляется обрыв, который может происходить при соединении двух ради-
кальных центров или пу?ем диспропорционирования с образованием
одного полимера с насыщенной и другого с внннльной концевыми груп-
пами:
21пМя— СН2СНХ —> 1пМв— СН2СН2Х 4- 1пМл—CH=CHXj
4оа
Другим процессом, останавливающим рост цепи, является перенос цепи.
Перенос цепи не уничтожает реакционный радикальный центр, а оста-
навливает рост полимерной цепи и инициирует новый центр для роста
цепи:
ItiMn—CHsCHX + R—Н —> InM„CHsCH2X + R*
Молекулярная масса полимера определяется относительной частотой
переноса и обрыва цепи. Общим механизмом, по которому происходит
перенос цепи, является отрыв атома водорода от другой молекулы, на-
ходящейся в растворе. Такой молекулой может быть растворитель пли
другие вещества; Введение в реакционную среду соединений, действую-
щих как переносчики цепи, представляет собой метод регулирования
конечного распределения молекулярной массы полимера. Наличие
агента, способствующего переносу цепи, означает, что рост данной поли-
мерной цепи будет остановлен, но без обрыва цепи, который разрушил
бы активный радикал. Чем выше концентрация .или реакционная способ-
ность вещества-переносчика цепи, тем чаще прерывается рост цепи,
а это приведет к более низкой средней молекулярной массе полимера.
По радикально-цепному механизму способны полимеризоваться со-
единения, легко вступающие в реакции радикального присоединения.
Наиболее активными при радикальной полимеризации являются ал-
кены, содержащие арильную, сложноэфарную, нитридьную группу или
галоген, стабилизующие промежуточно образующиеся радикалы. Обыч-
но в радикальной полимеризации более реакционноспособны алкены
с концевой двойной связью, чем более замещенные алкены. Основным
способом присоединения при радикальной полимеризации является «го-
лова к хвосту». Такая ориентация обеспечивает при каждом присоеди-
нении мономера образование наиболее устойчивого радикального ин-
термедиата. Например, присоединение к стиролу происходит с образо-
ванием фёнилзамещенного радикала, к акрилонитрилу — с образова-
нием цианзамещецного радикала:
fPh I г Phi
СН2СН j tiCH2CHPh + CHs=CHPh —> InL CH2tHJra+lCH2CHPh
[CNT Г CN1
I . I
CH2CHJ„CH8CHCN + GHa=CHCN —> InL CH2CI-IJ„+.|CH2CHCN
Вследствие этого замещающие группы предпочтительно располагаются
вдоль цепи регулярно, а не произвольно.
Технология полимеризаций подробно исследована, Существует не-
сколько важных методов проведения полимеризации. В радикальную
полимеризацию можно вводить только очень чистый мономер (с добав-
кой инициатора и агента, регулирующего перенос цепи). Этот процесс
называется полимеризацией в блоке. Стирол и метилметакрилат яв-
ляются примерами мономеров, которые с помощью таких процессов пре-
вращаются в полимеры. Другим методом является суспензионная, поли-
меризация, которая, как следует из названия, происходит в суспензии
мономера. Винилхлорид и винилацетат — примеры мономеров, полиме-
ризующихся этим способом. Полимеризация дненов в синтетические кау-
чуки является примером эмульсионной полимеризации, значительно от-
личающейся от суспензионной. Инициатор эмульсионной полимеризации
растворим в воде, однако мономер находится частично в мицеллах, об-
разующихся в присутствии мыл или аналогичных поверхностно-активных
веществ. Характерная особенность эмульсионной полимеризации состоит
в том, что развитие цепи происходит внутри мицеллы, вблизи ее поверх-
ности. Из-за очень большого числа и малого размера мицеллы редко
подвергаются атаке инициирующим радикалом й поэтому маловероятен
404
обрый, происходящий при столкновении двух радикалов. По мере про-
текания полимеризации в мицелле растворяется все большее количество
мономерных молекул. В результате образуется полимер, содержащий
очень длинную цепь. Полимеризацию можно также проводить в таких
условиях, когда мономер вначале находится в растворе. Если полимер
растворим в растворителе, его выделяют при упаривании растворителя,
если не растворим — осаждением из раствора.
Многие практически важные полимеры являются сополимерами, об-
разующимися при сополимеризации двух (или более) мономеров. Сопо-
лимеризация обсуждена несколько позже, после рассмотрения других
важных механизмов цепной полимеризации.
Полимеризация алкенов может инициироваться различными про-
тонными кислотами или -кислотами Льюиса. Реакционным центром рас-
тущей полимерной цепи является карбеииевый ион:
A++CHs=CHR —> ACH3—CHR
АСНг— CHR+ CH.=CHR —
R R Г R 1
I + | I +
—> АСНзСН—CHi—CHR —> —> ACHaCHl CH2CH_lnCH2CHR
Обрыв цепи происходит в результате потери протона, отрыва гидрид-
иона от растворителя (SH) или от другой присутствующей в растворе
молекулы, или в результате соединения с анионом:
Г R 1
I
а|_СН2СН JreCH2CHR
Г м
I
—> Al CH2CII J^CH==CHR 4-Н*
Г R 1 Г К 1
। * ।
ALСН3СЧJ„CH2CHR-J-HS —> ALCHiiCHJnCHsCf^R-l-S*
R 1 Г R 1 R
а[сн2Ан1ясн2снр+у‘ —> a[ ch2£hJ„chschy
Кинетическое уравнение катионной полимеризации выводится из усло-
вия низкой концентрации стационарного состояния активно растущих
цепей и равенства скоростей стадий инициирования и обрыва цепей:
йДа+]!М] = йДам*] •
(*г-/М [а+] [М) == [ААГ]
• Скорость развития = йр [АА1+] [М] = (А,/А(){А+] |М]г
где [A+j — концентрация каталитически активной кислоты.
Очень легко полимеризуются по катионному механизму такие ал-
кены, из которых образуются относительно устойчивые промежуточные
карбениевые ионы. К мономерам, из которых с помощью катионной по-
лимеризации образуются важные в промышленном отношении-поли-
меры, относятся изобутилен, виниловые эфиры и алкены с ароматиче-
скими заместителями:
А+ +
СНг=--С(СН3)2 ---> АСН2С(СН3)2 - > А[СН2С(СН3)2]«СН2СН(СН3)2
ACHsCHOR Al СН2СНJeCHsCHjOR
CII2=--CHOR
405
Поскольку при взаимодействии растущей полимерной цепи и мономера
образуется наиболее устойчивый из двух возможных карбениевых ионов,
катионная полимеризация, аналогично радикально-цепной полимериза-
ции, приводит к регулярному «голова к хвосту» соединению мономерных
единиц.
На практике основной механизм катионной полимеризации, конечно,
бсложняется многими факторами. Многие из каталитических систем со-
стоят из двух компонентов. Например, BF3 часто является эффективным
катализатором только в присутствии небольшого количества воды. Ак-
тивный катализатор может представлять собой аддукт, который дей-
ствует как донор протонов: ,
ВРз + НгО ч-i-' F3B—ОН, 4=* FiBOH+H*
В качестве инициирующих катализаторов можно использовать ком-
бинацию адкилгалогенидов и кислот Льюиса. В такой системе из ал-
килгалогенидов, вероятно, генерируется карбениевый ион. Этот способ
генерирования карбениевых ионов был рассмотрен в гл. 5 кн. 1.
R—X 4 МХ„ —> R++ (MX„+1)’
Так как в катионной полимеризации принимают участие промежуточно
образующиеся карбениевые ионы, то существует несколько возможных
путей, приводящих к изменению строения полимера. За счет отрыва
гидрид-иона из внутреннего положения цепи можйт происходить раз-
ветвление цепи:
R
R I R Г R Я
.сн3сн]псн2сн1снгсн]„н+ (R')*
R 1 R...
aL CH2CHJrtCH2—i—Lch2ch JnII
[R 1 R Г В 1
I I I
CH2CHJ„CH2—C—lCH2CHjnH+ch8=chr —>
Г R 1 1 R Г R 1
—> д1сн»сн]пснг—^[сНгСНЛвН
. C112CHR
Для некоторых мономеров перегруппировка и развитие цепи являются
конкурирующими процессами. В этих случаях остов полимера состоит
из перегруппированных и неперегруппированных мономерных единиц.
Характерным примером является полимеризация трет-бутилэтилена:
СНз
А1С(3 4 CHS=CHC—СНз
-(30 °C
СНз г
сн3сн— с—
<^н3 снз -
СН3
CHi—CH—С
I I
СНз СНз-1
СНз
—СНз—сн—с+
I I
СН3 СНз
Большая часть повторяющихся звеньев в полимере имеет строение
—СН2— СН— С(СН3)г-> La не —СН»—СН— [I].
I I
СНз С(СН3)3
1 Возможность осуществления катионной полимеризации и ее ско-
рость оказываются более, чувствительными к природе инициатора, чем
в радикальных процессах, т?к как активные катионные центры взаимо-
действуют с противоионамй и с растворителем. В зависимости от рас-
творителя и природы противоиона может в значительной степени изме-
няться сила связи карбкатиона с противоионом [2]. Эти факторы су-
щественнб влияют на процессы сополимеризации. В условиях, когда
катионный центр является свободным и высоко реакционноспособным,
406
не должно наблюдаться значительного различия между двумя имею-
щимися мономерами. Однако, когда., реакционная способность умень-
шается вследствие сильного ионного связывания, селективность может
возрасти [3]. Например, при сополимеризации изобутилена и. п-хлор-
стирола, катализуемой А1Вг3, селективность*возрастает с увеличением
полярности растворителя. Увеличение селективности связано с более
эффективной сольватацией и пониженной реакционной способностью
в более полярном растворителе.
Цепная полимеризация алкенов может также катал нзрваться
анионными реагентами:
V
CHj’=CHT I
А’ + CH2=CHY —> ACHaCHY -----:----> ACHaCHCHaCHY
Легче всего анионная полимеризация происходит в том случае, когда
в алкецах имеются заместители, стабилизующие карбаннрн.: Однако
даже этилен может полимеризоваться по анионному типу, если исполь-
зуют достаточно сильное основание, например алкиллитий. Как и при
катионной полимеризации, реакционная способность образующихся по-
лимерных анионов зависит от природы растворителя и противоиона.
Важным классом инициаторов анионной полимеризации являются
металлорганцческие соединения, особенно соединения лития и натрия
(см. обзор общих свойств алкнлметаллов в гл. 5). Реагенты Гриньяра
можно применять при полимеризации акрилонитрила или акриловых
эфиров, но не углеводородов. При инициировании патрнйорганическкми
соединениями образование активных частиц часто происходит in situ из
металлического натрия. Металлический натрий каталнзует полимериза-
цию диенов; в представленном ниже механизме принимает участие
дианион, образующийся при димеризации анион-радикала диена:
, Na+CHj=CHCH=CHa —> (СН2=СНСН=СН3]* + Na+
2Na* + 2[СНг=СНСН=СН2]* —> Na* СН2СН=СНСНгСН2СН=СНСНа Na*
или
[СНг=СНСН=СНгГ + Na. —> Na* СНаСН=СНСНг Na*
В другой системе, инициирующей анионную полимеризацию, происхо-
дит предварительное образование анион-радикала, например (см.
разд. 12.1.7 кн. 1);
-|~ Na*
Анион-радикал реагирует далее с мономером с образованием анион-
радикала мономера, который затем димеризуется:
: Na* Na-:
+ 2P!iCH=CH2
- > 2[PhCH=CHsr —> bhCHCH2CHiCHPli
С образования этого дианиона начинается развитие цепи подймера. При
использовании хорошо очищенного мономера уменьшается вероятность
реакций обрыва цепи, так как отсутствует тенденция 'к димеризации
или диспропорционированию карбанионных реакционных центров, а про-
f тонный обмен регенерирует карбанионный центр [4]. Отсюда вытекают
следующие положения.
1. Все стадии инициирования происходят очень быстро из-за высо-
кой скорости переноса электрона, Затем цепи растут с постоянной ско-
ростью до тех пор, пока не израсходуется весь мономер. Поэтому, все
407
образующиеся при анионной полимеризации цепи имеют одинаковые
молекулярные массы, т. е. полимер характеризуется очень близким рас-
пределением молекулярных масс.
2. Реакционноспособные концы цепей являются долгоживущими.
После того как израсходовался мономер, полимеризация начинается
снова при добавлении, мономера, поскольку все еще присутствуют ак-
тивные карбанионные центры. Термин «живущий полимер» используется
для передачи этого характерного аспекта анионной полимеризации [5].
Однако активные центры исчезают при добавлении воды, спиртов или
любых других доноров протона, оказывающихся достаточно кислыми
для нейтрализации карбанионных положений.
Важным классом мономеров, способных полимеризоваться по
анионно-цепному механизму являются эпоксиды. Полимеризация ката-
лизуется сильными основаниями, например алкоксид-ионами, и приво-
дит к полиэфирам. На каждой стадии присоединения генерируется но-
вый алкоксидный центр, который может реагировать с другой мономер-
ной молекулой за счет нуклеофильного раскрытия цикла:
0 z°\
/ \ пНгФ-—СН2
RO'4-НгС— СН2 —> ROCHaCHzO' ------------> RO(CH2CH2O)„CH2CH2OH
Особым типом полимеризации является координационная полиме-
ризация. Она представляет собой реакцию между мономером и поли-
мером, которые координированы с каталитическим центром определен-
ного типа. Обычно применяют гетерогенные катализаторы; наиболее
известным из них является катализатор Циглера — Натта, который по-
лучают взаимодействием триалкилалюминия с четыреххлористым тита-
ном в инертном углеводородном растворителе. Существует множество
аналогичных систем. Полагают, что инициирующая группа и, следова-
тельно, растущая полимерная цепь координируются с центрами титана
на поверхности катализатора. Титан может также принимать мономер
в свою координационную сферу в качестве л-связанного лиганда. Затем
две координационно связанные частицы реагируют с образованием
удлиненной алкильной цепи и освобождают место, доступное для л-ко-
ординации другой мономерной молекулы. Истинная структура актив-
ного центра и вопрос, насколько тесно связан с происходящим процес-
сом другой присутствующий металл (алюминий), не установлены.
R' R'
| | Сн2 1 сн2=сш?
Ti + CHj=CHR —> Ti—fl —> R'CH2CHR ------------
CHR [
Ti
R
' —> R'CH2CHR —► R'CHjCHCHjCHR и т. д.
I CH2 1
Ti—[I Ti
CHR
Одной из характерных особенностей катализатора Циглера — Натта
является стереохимия полимеризации. Радикальная и катионная поли-
меризация монозамещенных олефинов приводят к продукту с произ-
вольной стереохимической конфигурацией. Такой продукт называется
атактическим полимером:
R R Н R Н Н
CH2=CHR —> —CH2—C—CHs—C—CHs~C—CHs—C—CHj—C—CH2—C—
I I I I I I
H H R H R R
408
ТАБЛИЦА 11.1. НЕКОТОРЫЕ ВАЖНЫЕ ПОЛИМЕРЫ
Полимеры Мономеры Основной метод получения
Полиэтилен (вы-
сокой плотно-
сти)
Полиэтилен (низ-
кой плотности)
Полипропилен
(изотактиче-
ский)
Полистирол
Полиизопрен (цис)
Полиизобутилен
Поливинил хлорид
Ценная полимеризация
СН2=СН2
СНг=СН2
CH2=CHCHS
CH2=CHPh
CHS=CH—с=сн2
I
СНз
СН2—C(CHsh
CHi=CHCl
Пол и хлоропрен
СН2=СН— С=СНз
Политетрафтор-
этилен (тефлон)
Пол и (метил мет-
акрил ат)
Полиакрилонит-
рил
П о ли (ви ни л ацетат)
сн2=ссооснэ
I
СНз
CHj=CHCN
СН2=СНОССНЭ
По л и (этилено кси д)
Координационная поли-
меризация
Радикально-цепная по-
лимеризация
Координационная поли-
меризация
Катализируемая перок-
сидами радикально -
цепная полимеризация
Координационная или
катализируемая бутил-
литием анионная поли-
меризация
Низкотемпературная ка-
тионная полимериза-
ция, катализ р по-
мощью BF3 или AJCK
Окислительно-восстано-
вительный катализ,
суспензионная поли-
меризация
Радикально-цепная
Эмульсионная полиме-
ризация, окислительно-
восстановительный
катализ
Радикально-цепнаяполи-
меризация в водной
суспензии
Радикально-цепная поли-
меризация
Радикально-цепная поли-
меризация в водной
суспензии
Радикально-цепная поли-
меризация
Катализируемая основа-
нием анионная поли-
меризация
Полиэфиры
Поликонденсация
снзоос—-------СООСНз 4-
HOCHaCHsOH
(PhO)2C=O 4-
Поликонденсация за счет
переэтерификации
То же
Найлон 66
Найлон 6 (капррн)
-ООС(СНг)4СОО- 4-
Н,М(СНг)6ЫНз
Поликонденсация за счет
термического амидиро-
вания
Поликонденсация за счет
раскрытия цикла
409
Продолжение табл. 11.1
Полны еры Мономеры Основной метод получения
Полиуретаны
Поликонденсация за счет
нуклеофильного при-
соединения
НОСН2СН2ОН
Эпоксидная смола
СН2С1 4-
Поликондеисация за счет
нуклеофильного заме-
щения
Возможно существование регулярных стереоизомеров, и катализаторы
Циглера — Натта способствуют их образованию. Ниже показано два
типа стереорегулярных полимеров. Изотактические полимеры имеют
одинаковую конфигурацию всех асимметрических углеродных атомов,
тогда как в синдиотактических полимерах конфигурация изменяется ре-
гулярно вдоль цепи;
ИНН Н И Н
—СН2—С—СН2—С—сн2—СН2— С—сн2— сн,—i—
R R R R
изотактический полимер
R , И R ' IГ R И R
—сн2—с—снг—<!:— сн,—с—СНз— с—сн2—(!:—сн2—сн2— с—
11 ! I I I I
Н R И R Н R Н
синдиотактический полимер
Обычно при использовании катализаторов Циглера — Натта образуются
изотактические полймеры, однако пропилеи, например, может полиме-
ризоваться с образование^ синдиотактической формы [6]. Кроме того,
полимеры, полученные с использованием катализаторов координации,
характеризуются минимальным количеством разветвлений. В резуль-
тате такие полимеры обладают повышенной кристалличностью и плот-
ностью по сравнению с полимерами того же состава, полученными с по^
Мощью радикальной или катионной полимеризации. Высокая степень
стереорегул яркости при координационной полимеризации, связана, ве-
роятно, со стерическими взаимодействиями в реакционном центре. Упо-
рядоченная стереохимия связывания и последующей реакции моиомер-:
ных единиц может привести к изотактическому полимеру.
На схеме 11.1 представлены важнейшие полимеры, в том числе не-
которые полимеры, полученные методами цепной (присоединительной)
полимеризации.
Н.1.2. ПОЛИКОНДЕНСАЦИЯ*
Вторым общим типом полимеризации является «ступенчатая», или
конденсационная, полимеризация — поликонденсация. В то в^емя как
для цепной полимеризации наиболее обычными мономерами являются
терминальные алкены, для поликонденсаций характерно применение би-
функциональных молекул. В качестве примеров поликонденсации при-
* В оригинале — ступенчатая полимеризация. — Прим. ред.
410
ведены реакции, приводящие к полиэфирам, полиамидам и полиуре-
танам:
НОСНгСНгОН + НООС:——СООН —>
[00 1
—C(CH2hGNH(CH2)cNH— + н2о
Реакции, происходящие при этих тинах полимеризации, качественно
пе отличаются от реакций соответствующих функциональных групп,
ранее рассматривавшихся в этой книге. Особенно часто используются
реакции конденсации по карбонильным группам, однако третий из при-
веденных выше примеров представляет собой нуклеофильное присоеди-
нение к электронодефицитной кумуленовой системе.
Поликонденсация отличается от цепной полимеризации характером
изменения молекулярной массы полимера от времени. При цепной по-
лимеризации в определенный момент времени растущими являются
Лишь немногие цепи, В любой момент времени реакционная смесь со-
держит в основном полимер, мономер и лить несколько цепей проме-
жуточной длины, находящихся в состоянии роста. Количество полимера,
увеличивается, а количество мономера уменьшается во времени, однако
длина цепи полимера остается относительно постоянной. В процессе
поликонденсации мономер очень быстро исчезает, превращаясь в димер,
тример, тетрамер и т. д„ и по мере протекания реакции средняя моле-
кулярная масса постоянно увеличивается за счет соединения первона-
чально образовавшихся единиц. Ступенчатая полимеризация характе-
ризуется присоединением к полимеру скорее теломеров или олигомеров,
чем мономерных единиц.
Реакции, применяемые при поликонденсации, для достижения при-
емлемых молекулярных масс должны протекать с высокой степенью
превращения без побочных реакций. Если один нз бифункциональных
реагентов израсходовался раньше времени, в этот момент рост полимер-
ной цепи обрывается из-за отсутствия реакционно-способных функцио-
нальных групп. Например, если мономеры А и В присутствуют в экви-
мольном количестве и В превращается на 98% в полимер и на ”2%—
в нереакционноспособный побочный продукт, полимер будет иметь со-
став (А)5о(В)49. Необходимая молекулярная масса обычно гораздо
выше. Таким образом, для поликонденсации, Пригодны только очень эф-
фективные реакции,
С помощью ступенчатого процесса поликонденсации в полимеры
превращено множество бифункциональных молекул. Полимеры также
можно получить из одной бифункциональной молекулы, в которой функ-
циональные группы могут реагировать друг с другом. Превосходным
примером такого случая является образование найлона 6 при раскрытии
цикла капролактама и последующей линейной полимеризации образую-
щейся аминокислоты:
Г Г 0 1
Nil Нго I |1
\=о нл(сед,ссю' —> L—nh(chj3c—
/ "ОН
411
В табл. 11.1 представлены некоторые из полимеров, полученные
с помощью процесса поликонденсации. Стремление к созданию ноли*
меров с лучшими характеристиками привело к разработке методов мо-
дификации свойств полимеров. Одним из таких методов является про-
цесс сополимеризации. Он осуществляется при полимеризации смеси
мономеров, каждый из которых чувствителен к действующему меха-
низму полимеризации. Степень включения в полимер каждого мономера
в этих условиях является функцией их концентрации и относительной
реакционной способности по отношению к реакционным центрам поли-
мерной цепи. Некоторые пары мономеров сополимеризуются с образо-
ванием чередующейся структуры;
ЬА 4- пВ ——> А—В—А~-В—А—В
Такое Чередование наблюдается в том случае, когда возникающий ,
из А реакционный центр А* более реакционноспособен по отношению
к мономеру В, чем к А, и наоборот. В противоположном случае, когда
А* более реакционноспособен „по отношению к А, чем к В, образуется
полимер обогащенный А:
лА 4- «В —> А—Д—д—А—В—А—А—А—А—В—А—А—А 4- В
Способность мономера взаимодействовать при сополимеризации пред-
почтительнее со вторым мономером, нежели с самим собой, обычно вы-
ражается * величиной г:
Скорость однородной реакции г
Скорость перекрестной реакции
Чередующееся введение мономеров происходит в том случае, когда
значения г для обоих мономеров близки к нулю. При г ~ 1 сополиме-
ризация происходит произвольно, а при г 1 осуществляется гомопо-
лимеризацня.
Анионная полимеризация, приводящая к .«живущему полимеру»,
дает возможность иного подхода к получению сополимеров. После окон-,
чания полимеризации, по перед воздействием агента, гасящего активные
центры, можно продолжить полимеризацию, добавляя второй мономер;
Г R 1
X" 4- CH^CHR —> х[сН8СН_|„СНгСНИ
г R 1 г R 1 Г R' Т
I - „ I I
XLCH2CHj„CH2CHR4-ffiCH^=CHR/ —ь xLch2chJb+i-Lch2chJw
Такой путь приводит к «блок-сополимеру», так как два мономера обра-
зуют в полимере блоки, а не распределены произвольно. Блок-сополи-
меры можно также получить при смешивании полимера и мономера,
имеющих реакционноспособные по отношению Друг к другу концевые
На свойства полимера оказывает большое влияние степень попереч-
ного связывания. Рассмотренные до сих пор механизмы должны приво-
дить к неразветвленным макромолекулам. Упоминались и механизмы,
вызывающие разветвление цепи, однако мы пока не обсуждали про-
* В иных терминах: т =. скорость гомокондснсанли/скорость перекрестной конден-
сации.— Прим. ped.
412
цессы, приводящие к сшиванию цепей, т. е. к поперечному связыванию.
Наличие поперечных связей оказывает очень большое влияние на фи-
зические свойства полимеров. В частности, способствует возрастанию
прочности, твердости и понижению растворимости полимеров.
Для осуществления поперечного связывания часто необходима от-
дельная стадия. Например, как природный, так и синтетический каучуки
при нагревании с серой подвергаются поперечному сшиванию. Для про-
текания реакций необходимо присутствие в полимерной цепи ненасы-
щенных групп. Это способствует возникновению реакций с серой с обра-
зованием химической связи между соседними цепями.
Часто в полимер вводят небольшое количество мономера, способ-
ного к поперечному связыванию для того, чтобы впоследствии осуще-
ствить такой процесс. Примером является сополимеризация алкенов
с концевой двойной связью с малеиновым ангидридом. Реакция с уча-
стием ангидрида или образованных из него групп может протекать по
тем положениям цепи, куда был введен малеиновый ангидрид:
НОСНЬ
I
НОСНг
R 1 НООС
— .СН2СШП— СН—СН—
R 1
I
ch2chJ„-
соосн2
R 1 СООСН2 Г
f
ch2chJ„—сн-сн—L
iooH
В реакциях поликонденсации, приводящих к полиэфирам или поли-
уретанам, поперечное связывание осуществляют, используя, кроме двух-
атомных спиртов, трехатомные спирты, например глицерил.
В этом разделе дач краткий обзор некоторых основных концепций, лежащих в ос-
нове синтеза полимеров. В основе механизмов, управляющих полимеризацией, лежат-
те же принципы, что и при реакциях малых молекул, Дополнительные проблемы, воз-
никающие при получении полимеров, связаны с управлением степенью полимеризации
и с модификацией свойств полимеров для улучшения их функциональных качеств, По-
стоянно меняющиеся потребности в материалах с определенными свойствами (напри-
мер, огнестойки^ и способные к биологическому разложению) могут быть удовлетво-
рены с помощью модификации молекулярной структуры или введением соответствую-
щих добавок,
11.2. СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ
Синтез пептидов и белков включает образование амидной связи ме-
жду амино- и карбоксильной группами а-аминокислот. Синтез полипеп-1
тида, образующегося из одной аминокислоты, по существу аналогичен
синтезу полиамида, например пяйлона 6:
R RO RORO R
I I II I Л I ’ !
НгУСНССОП —> HA’CHCNhCHCN’llCHC—--NHCHCOOH
413
Однако полипептиды, в состав которых входят остатки только одного
мономера, не представляют значительного интереса для 'изучения био-
логических функций пептидов и белков. Для биологических целей имеет
значение определенная последовательность мономерных единиц, воз-
никающих из приблизительно двадцати аминокислот, обнаруженных
в природных белках. Синтез Пептидов или белков поэтому обычно яв-
ляется постаднйным процессом: каждая мономерная единица должна
присоединяться в соответствующей последовательности.
Стратегия, разработанная для реализации таких синтезов, основана
на применении активирующих и защитных групп. Так, обычно нужно
начинать с аминокислоты, защищенной по карбоксильной группе. Вто-
рая аминокислота должна быть защищена по аминогруппе. Реакция осу-
ществляется с помощью реагента, который превращает свободную карб-
оксильную группу в активный ацилирующий агент. После образования
первой амидной связи удаляется защита по аминогруппе второй еди-
ницы и присоединяется третий остаток. Такая последовательность повто-
ряется до построения необходимой цепи.
В синтезе полипептидов возникают серьезные стереохимические про-
блемы. Природные белки состоят из L-аминокнслот, рацемизация хи-
ральных центров оказывает глубокое влияние на структуру и биологи-
ческую активность. Различия в стереохимии вносят значительные из-
менения в пространственную структуру полипептидной цепи, которая
необходима для реализации биологической функции полипептида.
Методы синтеза пептидов к середине 60-х годов были доведены до
такого совершенства, что несколько групп,ученых смогли сообщить
о полном синтезе инсулина [7]. Ниже представлена последовательность .
из 51 аминокислоты инсулина:
H2N : S—-----------:—S NH2 NHs NH2
GIy-Ile-Va!'-GlLi-Glu-Cy-Cy-Aia-Ser-Val-Cy-Ser-Leu-Tyr-GIu-Leu-Glu-lsp-Tyr-Cy-Asp
S i
HjN NH, S . S
I I I 1
Plie-Val-Asp-GIu-Hls-Leu-Cy - Gly - Ser - His-Leu - Vai - GIu - Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cy
A!a-Lys-Pro-Thr-Tyr-Phe-Phe-G!y-Arg-GIu-GIy
Впоследствии были синтезированы еще более длинные полипептиды.
Большая химическая чувствительность определенных аминокислот,
а также более общая проблема рацемизации требуют, чтобы все стадйи
в полипептидном синтезе проводились в мягких условиях. Поэтому ос-
новным условием успешного полипептидцого синтеза является использо-
вание. таких защитных групп, которые могут быть удалены в мягких
условиях (обсуждение защитных групп см. в гл, 10), На схеме 11.1 по-
казана необходимость защиты как амино-, так и карбоксильной групп.
Наиболее широко для защиты аминогрупп применяют бензилоксикарбо-
пильиую группу, называемую также карбобеизокеигруппой [8]:
I?' О О R' - f
I |]: || }. HjNCHCOOX
HjNCHCOOR 4- ClCOCH2Ph —> PhCHjOCNHCHCOOR ----------------*•
О J?' О R" , R' О R"
If » JI- JL H= III.
—► PhCHgOCNHCHCNHCHCOOX ---------------► HjNCHCNHCHCOOX
катализатор
Эту защитную группу вводят путем N-ацилирования, используя бензил-.,
хлорформиат. Мы уже рассматривали удаление бензильных групп с по-
мощью гидрогенолиза (см, разд. 10,2). В случае бензилкарбаматов гид-
414
СХЕМА 11.1. ОБЫЧНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРИ ПЕПТИДНОМ СИНТЕЗЕ
X. Y —ЗАЩИТНЫЕ ГРУППЫ, Z — РЕАКЦИОННОСПОСОБНАЯ УХОДЯЩАЯ ГРУППА
R R о
I I II .
Н2МСНСООН HaNCHCX (защита терминальной СООН-группЙ)
R' R' О
I I II
YNHCHCOOH —•> YNHGHCZ (активация СООН-группы)
OR OR' OR OR'
II I II I II I -II I
XCCHNH2 4- ZCCHNHY —> XCCHNHGCHNHY (конденсация)
OR OR' OR OR'
II I . II I II ! II I .
XCCHNHCCHNHY —> XCCHNHCCHNH2 (снятие аминной защиты)
OR OR' OR" О R О R' О R"
и i ii i и J ill ii i - ii i
XCCHNHCCHNHa + ZCCHNHY —> XCCHNHCCHNHCCHNHY (конденсация)
рогенрлиз сопровождается декарбоксилированием образующейся карб-
аминовой кислоты; _ . : , v
OR R R
II I ' I I
PhCFROCNHCHCOOX —> PhCHs -J- HOOCNHCHCOOX -----► HjNCHCOOX
—CO2
Нашли применение в полипептидном синтезе И другие методы эффек-
тивного удаления карбобензокснгруппы, например восстановление на^
трием в жидком аммиаке [9] или обработка концентрированной
НВг [10].
Для. защиты аминогруппы используют также трет-бутоксикарбо-
нильпую группу. N-Ацилирование обычно проводят действием трет-бут-
оксикарбонилазида. Удаление ее основано на относительной устойчиво-
сти трет-бутйЛ катион а. В кислой среде (часто применяют безводную
трифторуксусную кислоту) происходит расщепление С—О-связи и по-
следующее декарбоксилирование [11]:
О R О +ОН R О , R о
II I II н* III I II ♦
(CH3)SCOCNHCHCX ---> (CHshCOCNHCHCX —> HOOCNHCHCX-J-(CH3)SC
!' •
R О
r II
HsNCHCX + CO2
Трифтор ацетильная группа также применяется для защиты амино- *
группы. Трифторацетильные производные из-за индуктивного эффекта
фторсодержащих заместителей гидролизуются в щелочной среде го-
раздо легче, чем обычные амиды [12]. При использовании борогидрида
натрия можно также осуществить восстановительное расщепление [13].
Вследствие уникальных условий снятия три фтор а цетильную группу
можно использовать для защиты таких аминогрупп, которые должны
оставаться закрытыми при снятии трет-бутоксикарбонильной или беи-
зилоксикарбонильной групп.
Карбоксильные группы можно защитить, превратив их в сложно-
эфнрные группировки. Метиловый и этиловый эфиры гидролизуют раз-
бавленной щелочью; бензиловые эфиры расщепляют гидрогенолизом.
Однако чаще всего для защиты карбоксильных груПп применяют трет-
бутильпую группу. Из-за устойчивости трет-бутил катион а снятие защиты
происходит легко; действием НВг в уксусной кислоте или действием
415
трнфторуксусной кислоты. Сложные трет-бут иловые эфиры образуются
при катализуемом кислотой присоединении карбоксильной группу к изо-
бутилену. Эта реакция также определяется стабильностью трет-бутил -
катиона. Как видно из схемы 11.1, для защиты терминальной карбок-
сильной группы обычно необходима такая группа, которая сохраняется
при последующем снятии защиты с аминогрупп. Подобную функцию
может выполнять трет-бутильная группа, если снятие амииозащитной
группы осуществляют с помощью гидрогенолиза.
Синтез полипептидных фрагментов проводят последовательным со-
единением единиц, в которых аминогруппа защищена, а карбоксильная
группа активирована. В пептидной цепи защиту аминогруппы снимают
перед каждым последующим присоединением активированной амино-
кислоты. Активацию карбоксильной группы проводят в мягких усло-
виях, чтобы избежать рацемизации и других побочных реакций. Ниже
рассмотрены некоторые из способов активации карбоксильных групп
при ацилировании.
В некоторых Первых синтезах пептидов применяли защищенные
хлор ангидриды аминокислот [14], однако в более современных работах
они не иащли широкого применения. Эти соединения ограниченно устой-
чивы и трудно очищаются, поэтому их вытеснили другие активирован-
ные карбонильные системы. Смещанные ангидриды аналогичны хлор-
аргидридам, однако они гораздо более полезны в практическом отноше-
нии. Получают смещанные 'ангидриды взаимодействием защищенной
аминокислоты с ацилирующими агентами, обычно с этилхлорформи-
атом [15]:
OR О : *0 R О О
]l I JI RsN 11 I 11 II
XCNHCHC00H4-С1СОС2Н5 ----> XCNHCHCOCOC2H5
Аналогичным путем является использование циклических N-карбок-
снангидрндов аминокислот:
КО
\ ff R' О R О R' О
АД J. JL 1Г I 1 s
HN^'^O + HjNCHC—пептид HNCHC—NHCHC—-пептид
О==С
Особенность этого метода заключается в том, что при взаимодействии
с пептидной цепью аминогруппа освобождается от внутренней защитной
группы. Последующее Декарбоксилирование, приводящее к образова-
нию готовой к следующей реакции нуклеофильпеж аминогруппы, проте-
кает в очень мягких условиях. Необходима большая осторожность,
чтобы декарбоксилирование не произошло преждевременно [16]. Если
декарбоксилирование происходит в присутствии еще иепрореагнровав-
шего ангидрида, то возможно введение двух или более одинаковых еди-
ниц, приводящее к негомогеппостц пептида. Часто разделение смесей
пептидов, которые образуются в результате таких нежелательных по-
бочных реакций, оказывается очень трудным из-за близких свойств
нужного пептида и примсслк
В одном "нз наиболее общих методов активации карбоксильной
группы используется образование п-пптрофенилового эфира [17]:
К R
I । ЛА
YNHCHCOOH —> YNHCHCOO—\ J—NO2
Эти соединения устойчивы к длительному хранению; п-нитрофенолят-
ный анион является достаточно хорошей уходящей группой, ито облег-
чает реакцию со свободными аминогруппами. Аналпп-пщым образом ис-
пользуют иногда 2,4}5 трихлорфеинловые-зфьра [18].
В другом, несколько отличном методе используют соединение за-
щищенной аминокислоты и N-гидроксисукцинимида [19], Подобно п-ни-
трофениловым эфирам, ацилированные N-гидроксисукцинимнды можно
выделить и очистить; они быстро вступают в реакцию со свободными
аминогруппами. Выделяющийся N-гидроксисукцинимид легко уда-
ляется, так как он растворим в разбавленных основаниях:
о
О R' О
XCNHCHCO—N' 14-
о
R О О R7 О R О
I 8 II Г» 1 II
H2NCHCY —> XCNHCHCNHCHCY 4-НО—N
о
Относительная устойчивость аниона N-гидрокси сукцинимида также ока-
зывает благоприятное влияние на способность его эфиров ацилировать
аминогруппы.
В каждом из рассмотренных выше методов активацию карбоксиль-
ной группы осуществляют до введения карбоксильного компонента в
контакт с аминным компонентом. Существуют и другие методы, осно-
ванные на активации карбоксильной группы в присутствии амино-
группы. Реагент, ответственный за активацию карбоксильной группы и
последующее образование пептидной связи, называют «связывающим
(конденсирующим) реагентом». Наиболее широко применяемым в пеп-
тидном синтезе связывающим реагентом является дицикл огексил кар бо-
диимид.
OR7 RO OR7 ORO
II . I I II связывающий |l ! I| | ||
XCNHCHCOOH+ H2NCHCY --------—> XCNHCHCNHCHCY
Механизм, по которому дициклогексилкарбодиимид активирует карб-
оксильную группу, рассмотрен в разд. 8.6 кн, 1.
р R'
р R' О NHCeHu V ? !
... П I В I HsNCHCY
XCNHCHCOOH 4- C6H11N=C==NCeHll’—► ХСИНСНСд-О^С -------------->
HI
4NCeHn
О R' о R О' О
II К «
---► XCNHCHCNHCHCY 4- C6HnNHCNHC6Hu
Дициклогексилкарбодиимид, ставший известным с 1955 г., имеет боль-
шое значение для образования пептидной связи [20] и широко приме-
няется в полйпептидном синтезе.
- В качестве связывающих реагентов был исследован и ряд других
веществ. Довольно часто используется в полипепгидном синтезе суль-
фонат 1Фэтил-5-фенилизоксазолия [21]. Этот реагент по довольно слож-
ному механизму, который мы здесь рассматривать не будем, превра-
щает защищенную аминокислоту в активированное производное (1),
реагирующее с аминным компонентом;
SO3H
NQHS
О R7
11 I
+ XCNHCHCOOH —>
OR7 О
II ) II
С—О—С—CHNHCX
5 R б
h2nchcy
II
CH— CONHCjHs
О R' О R О
1! I ii I Д.
XCNHCHCNHCHtY
417
Реакционная способность соединения (1) по отношению к нуклеофиль-
ной атаке является следствием того, что оно представляет собой слож-
ный эфир енола. Такие эфиры значительно реакционносйособнее по от-
ношению к нуклеофильной атаке, чем алкильные сложные эфиры.
Синтез полипептидов значительного размера обычно осуществляют
соединением меньших фрагментов. Для этого снимают защиту с кон-
цевой карбоксильной группы одного фрагмента, проводят ее активацию
и взаимодействие с концевой аминогруппой второго фрагмента. Важный
метод такого связывания фрагментов основан на диазотировании С-тер-
минального гидразида. В этом методе гидразидная группа может за-
щшцать карбоксильную группу во время синтеза фрагментов, а затем
участвует в связывании. Ацйлгпдразйды можно получить взаимодей-
ствием" сложного эфира с гидразином, Гидразидную функцию можно
сохранять до конца в многостадийных методах, в которых аминная
группа защищена с помощью карбобензнлокси-, трег-бутоксикарбониль-
ной групп или другого способного к удалрншЬ ацильного заместителя;
R О R/ б rono R О Rf О
I II .1 II ' или | II I II'
XNHCHC— —NHCHGNHNHg ——XNHCHC----------------NHCHCN,
HONO
R О R' О R" О R"'O
I 11 : I II ' I II I II.
XNHCHC------NHCHCNj ф HjNCHC-----NHCHCY - - >
RO R' О R" О R'" О
I II II I II I J .
—> XNHCHC--------NHCHC—NHCHC------—NHCHCY
Ацнлазнды, полученные диазотированием, действуют как активирован-
ная карбонильная система.
В синтезе небольших пептидов ацилазиды можно использовать
почти так же, как и смешанные ангидриды. В этом случае азидогруппу
можно ввести взаимодействием N-защищенного хлор ангидрида кислоты
с азидом натрия, а также гидразинолизом. Существует также реагент,
дифеиилфосфорплазнд, который непосредственно превращает карбок-
сильные группы в азидные [22];
О О О
II . II ‘ II
RCOOH + (P1iO)2PN3 —> RCN3 + (Р11О)гРОН
Отличительным свойством азидного метода является минимальная тен-
денций к рацемизации. В некоторых системах обнаруживается неболь-
шая степень рацемизации, однако при сравнимых условиях другие спо-
собы связывания обычно приводят к более значительной рацемиза-
ции [23].
В большинстве синтезов полипептидов, содержащих достаточно
много аминокислотных единиц, используют и такие аминокислоты, как
серин, лизин и цистеин, в которых в процессе, пёптндпого синтеза надо
защищать гидроксильную, амино- и сульфгидрильную группы. Мы не
будем вдаваться в детали этих отдельных операций: основные принципы
н требования те же, что при аминной и карбоксильной защитах. Груйпз
должна Легко вводиться, быть устойчивой в условиях связывания и
легко удаляться па последней стадии синтеза.
Примеры пептидных синтезов различной сложности приведены
в табл. 11.2.-
В 1962 г. Р. В. Меррифилдом предложен новый подход к синтезу
пептидов [24]. Основная идея заключается в том, что первый амино-
418
ТАБЛИЦА U.S. ЗАЩИТНЫЕ ГРУППЙ Й МЕТОДЫ АЙТИ В АЦИ И, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ
В СИНТЕЗАХ НЕКОТОРЫХ ПЕНТ1ГДОВ
Cbz (или. Z}—карбовен зокс игру Пп а (бвпаилойсикараоийлыгая); Вос —г Де т-бу токсина рбов ильная
группа, МА—смешанный ангидрид, DCC—дициклогексилкарбодиимцц; ЯР — ннтрофениловый эфир;
HOSO — Н*гидраксисукцпнймид; ЕР (О — Я-этал-В-фениЛнаоксазолня сульфонат [ЙЗд]
Полипептид гГн^ло оетат|С!>и аминокислот ? коде ц дом полипептиде: Защйтны^ труппы Методы активации •Лите-; рятура.
Рибонуклеаза Tt (остатки 24 Gbz, Азидный, NP, HOSO [236]
81—104} Вос
Рибонуклеаза Tj (остатки 33 То же То же ]23в]
48- 80)
Рибонуклеаза Т i (остатки 47 £ d > [234
1-4/) Инсулин, цепь В (остатки 2S NP, ЕРЮ, HOSO [235]
1—26) Азидный, NP, DCC,
Инсулин человека, цепь В 30 » [234
ЕРЮ
А д ре но ко рти кот р они н (АСТН) * ’ й 39 Вос DCC [23ж] [23в1
Рибонуклеаза А * 124 ** & 1
Рибонуклеаза AS' 1 104 ** N-Карббкснаигидриды; [23и]
N-тиокарбоКсиангид- риды, HOSO <•
Брадикинин * 1 9 > DCC [234
Окситоцин 9 — Хдорантидрид, DCC, [23л]
(цикличе- МА. NP
ский) МА, азидный, DCC
АСТН (остатки 1—23) 23 Cbz [23 .и]
* Твердофазный синтез.
** Для этих- итродуктой синтезз яе подтвержден* ПСГЛЯОД гоиагеггдоегь;- попала до л*доь,
обладают частью биологической акт и цн ости дативного белка.
кислотный остаток должен быть связан с нерастворимым полимером,
На практике присоединение проводят введением в полистирол хлорме-
тильных групп, которые используются для алкилирования карбоксиль-
ного конца первого остатка аминокислоты:
R. СНа
YNHCHCOOH + CI СН2——CH —>
\=/ I
Каждый из следующих остатков может вводиться с помощью повторе-
ния последовательности: 1) снятие аминной защиты, 2) связывание со
следующим защищенным по аминогруппе остатком с помощью цикло-
гексилкарбодиимнда. Во всех операциях реакционная система остается
гетерогенной и растущий пептид связан с нерастворимым полимером.
Очевидно, что при этом методе должны значительно уменьшиться по-
тери на стадиях выделения и очистки, которые имеются в обычном
пептидном синтезе. Метод также1 создает возможность механизации и
автоматизации подачи реагентов, чтобы пептидный синтез мог проте-
кать быстро, со значительной экономией сил, обычно затрачиваемых на
очистку интермедиа то а. После того, как создана необходимая последо-
вательность аминокислот, пептид снимается с полимера с помощью вос-
становительного расщепления и затем очищается хроматографическими
419
методами. Этот метод называется твердофазным пептидным синтезом,
поскольку построение пептида происходит на нерастворимой основе [25].
Поскольку синтез осуществляется без очистки интермедиатов, вы-
ходы на каждой стадии должны быть очень высоки. Если на какой-либо
из стадий нужный остаток не введен, то синтез приведет к пептиду с на-
рушенной последовательностью. Простое статистическое рассмотрение
показывает, что при синтезе пептида, содержащего 25 остатков, с до-
стоверностью введения каждой единицы, равной 99%, только 75% ко-
нечных цепей имели бы требуемую последовательность. Остальной про-
дукт представляет очень похожие пептиды, в которых недостает одного
или иногда двух остатков. Можно полагать, что при 100 остатках каж-
дая цепь, в среднем, имеет один дефект, а выход «совершенного» пеп-
тида должен быть очень низким. Прэтрму современные исследования
направлены на выявление стадий, не удовлетворяющих этим очень вы-
соким требованиям к выходу, и на улучшение условий проведения этих
стадий, чтобы можно было надежно получать чрезвычайно хорошие
результаты на стадии связывания.
Твердофазный метод успешно используют для последовательного
построения промежуточных фрагментов. Затем эти фрагменты до связы-
вания можно очистить и довести до индивидуального состояния с по-
мощью обычпых методов. Поскольку производится очистка индиви-
дуальных фрагментов, такой способ в меньшей степени ведет к образо-
ванию смесей близких по строению, но неидентичных пептидов.
Некоторые характерные полипептидные синтезы с помощью твердо-
фазного метода даны в табл. И.2; там же приведены сокращенные на-
звания защитных групп и методов активации, которые находят широкое
применение в этой области исследований.
11.3. СИНТЕЗ НУКЛЕОЗИДОВ, НУКЛЕОТИДОВ
И ПОЛИНУКЛЕОТИДОВ
Важной самостоятельной областью исследований в органической
химии является также синтез отдельных компонентов и, в Конечном
счете, полимерных структур, которые встречаются в ДНК и РНК. Ма-
лые молекулы этого типа, представляют интерес как из-за их биологи-
ческой активности, так и из-за того, что они являются составными ча-
стями макромолекул.
, Нуклеозиды, входящие в состав РНК, являются производными ри-
бозы, связанной с одним из четырех гетероциклических оснований —
аденином, цитозином, гуанином или урацилом (далее обозначены бук-
вой В). Фосфорилированные нуклеозиды называют нуклеотидами.
К
НО ОН
нуклеозид
нуклеотид
Полимеры образуются с помощью фосфатных связей между З'-гидрок-
сильной группой и гидроксиметильной группой соседнего нуклеозида.
В сахаре, входящем в ДНК, отсутствует 2-гидроксигруппа (дезоксири-
боза) и вместо урацила в качестве основания входит тимин:
420
I
о
о
I
дол и нуклеот и д н ая
структура ДНК
пол я нук ле от идн а я
структура РНК
Существует большое число нуклеозидов, содержащих другие са-
хара, однако они не входят в состав ДНК или РНК- Имеются также
некоторые вариации в структурах азотистых гетероциклов. Однако пре-
обладающими в ДНК и РНК являются следующие основания:
N NH
гуапчн
адеГ|Н1г цитозин
урацил тимаи
В синтезе полинуклеотидов используют те же основные принципы,
что и в синтезе полипептидов. Цепи строят последовательным соедине-
нием нуклеозидных единиц или небольших олигонуклеотидов. На прак-
тике проблемы, возникающие при таких операциях, очень сложны; ме-
тоды нуклеотидного синтеза и полимеризация не столь совершенны, как
в химии пептидов. Тем не мепее, эта область является важной в синтезе
макромолекул, и поэтому некоторые из основных реакций рассмотрены
пиже.
Фундаментальной реакцией в синтезе нуклеозидов является взаи-
модействие галогенпроизводного фуранозы с основанием, действующим
в качестве нуклеофила. Гидроксильные группы сахара во время этих
операций обычно защищены бензильными, ацетильными или бензоиль-
ными группами. Простые эфирные группы можно удалить гидрогеноли-
зом, а сложноэфирные группы — взаимодействием с водным основанием
или водным аммиаком. Большая часть приведенных в данном разделе
примеров является производными рибозы или дезоксирибозы. Однако
реакции обычно одинаково применимы также к другим сахарам.
Поскольку у большинства указанных оснований имеется более од-
ного потенциального нуклеофильного положения, важную роль играет
региоселективность проводимых реакций. Создать такого рода селек-
тивность можно с помощью защиты одного или более конкурирующих
положений или воспользовавшись имеющейся в данных основаниях се-
421
лективностью. Например, необходимой селективности в аденине можно
достичь при использовании N-меркурированного производного бензоили-
рованного аденина:
NHCOPh
RO OR RO OR-
Прямое взаимодействие аденина с галогенпроизводным сахара приводит
к связыванию рибозы как с N-3, так и с N-9-положениями аденина [26]:
RO OR
(25%) (18%)
Другим методом формирования связи между основанием и сахаром
является так называемый «метод сплавления». Смесь тетраацетилри-
бозы и основания нагревают в отсутствие растворителя. Ацетильная
группа является более плохой уходящей группой, чем галоген, однако
при 130—150 °C реакция происходит [27]:
Ае°™ о*с ? < > + гг> —* АсО ОАс ;АсОСН2 ОАс JF АсО ci л <”Ха Ас oc^^°^J'x4'N^CI АсО ОАс С1 < A J АсОСНг о Nji АсО (21% а-аномера, 6% р-ано- мера) [28]
Пиримидиновые основания — цитозин, урацил и тимин — непосред-
ственно не могут алкилироваться галогенсахарами. Нуклеофильность
атомов азота, входящих в цикл пиридонового типа, значительно умень-
шена по сравнению с нуклеофильностью атомов азота пиридинового
типа, присутствующих в пуриновых основаниях. Реакционноспособными
являются дналкоксипиримидииы, при их N-алкилировании одновременно
происходит дезалкилирование у соседнего атома кислорода. Эта реак-
ция известна как метод Гильберта — Джонсона [29]:
В современной модификации используют триметилсилиловые эфиры пи-
римидиновых оснований. В присутствии этой более чувствительной
группы в процессе алкилирования и последующей обработки оба кис-
лорода освобождаются от защитных групп [30, 31]:
R = n-нитробензонл, Ас = СОСНз
Из пиримидиновых оснований можно также получить ртутные производ-
ные, которые при взаимодействии с галогенсахарами образуют нуклео-
зиды [32].
Стереохимия введения основания в фуранозный цикл при синтезе
нуклеозидов может определяться внутримолекулярным влиянием заме-
стителей в молекуле углевода. Когда в положении 2 фурапозпого цикла
имеется а-ацилоксизаместитель, основание обычно входит в р-положе-
ние [33]:
423
СХЕМА М/Х СИНТЕЗ НЕКОТОРЫХ НУКЛЕОЗИДОВ
R- бензоил
(2) [33 б]
R = ацетил
(4) [33г]
R= л-нитвобензоил
(13%) (51%)
В отсутствие этой структурной особенности может образоваться смесь
стереоизомеров.
т С помощью описанных выше общих методов можно получить ряд
нуклеозидов, как это представлено на схеме 11.2.
Мононуклеозиды, используемые для синтеза полинуклеотидов, сход-
ных с РНК, легко доступны; их называют по составляющему осно-
ванию:
424
гуанозин (<Э)
t3.ieiio3^ii (А)
НО ОН
цитидин (С)
Для образования олигонуклеотидов из нуклеозидов необходимы
такие методы, в которых обеспечивается фосфорилирование н связы-
вание только 5'- и З'-гидроксильных групп. Поэтому 2'-гидроксильная
группа в олигорибонуклеотидах должна быть защищена. Этого ослож-
нения нет при синтезе дезоксирнбояуклеотидов. В этом случае связыва-
ние можно осуществить с помощью фосфорилирования б'-гидроксильной
группы и последующего соединения с З'-гидроксильиой группой другой
молекулы. Для проведения реакции следующий нуклеотид Должен быть'
защищен по б'-гидроксильной группе. Возможен и другой вариант —
сначала может быть фосфорилировано З'-положенне. Желательный тип
защитной группы—замаскированное фосфорильное звено, в этом слу-
чае снятие защиты и фосфорилирование можно осуществить при мини-
мальном числе стадий: ;
Фосфорилирование гидроксильной группы в нуклеозиде проводят
при действии производного фосфорной кислоты. Применяемое фосфор-
ное соединение должно быть активным фосфорилирующим реагентом;
можно также использовать моноанион алкнлфосфата и связывающий
агент. Распространенным методом фосфорилирования является реакция
с цианоэтялфосфатом [34]. Цианоэтильная группа удаляется действием
разбавленного основания: это превращение представляет собой реакцию
(5-элиминирования, катализуемую основанием: , , • .
Модификация фосфатной группы в вйде N-арйлфосфамидата иллю*
стрирует превращение замаскированного фосфата в активный фосфори-
лирующий агент. Фосфатная группа освобождается путём нитрозирова-
нця; для фосфорилирования следующей нуклеотидной единицы можно
затем использовать такой конденсирующий агент, как дициклогексил-
карбодиимид [35].
В некоторых случаях удобно применять большие ароматические
группы, улучшающие растворимость в органических растворителях; для
этой цели используют п-(трифенилметил)фенилфосфамндаты [36].
К гидроксильным защитным группам, используемым в олигонуклео-
тидном синтезе, относятся все те, которые рассматривались в гл. 10, и
здесь нет необходимости подробно описывать их введение или удаление.
Часто применяют бензоильные, ацетильные, тритильные, п-метркситри-
тильные и тетр а гидропир ацильные группы.
В качестве конденсирующего агента часто используют дицнклогек*
силкарбодиимид. Считают, что механизм активации включает образо-
вание фосфат-ангйдридов. Сульфонилхлориды также используют как
конденсирующие агенты. Чаще всего имеют дело с метансульфонилхло-
ридрм (MS), мезнтилсульфонилхлоридом и триизопроиилбензолсульфо-
нилхлоридом (TPS). Эти реагенты применяются для образования сме-
шанных сульфонофосфорных ангидридов, взаимодействие которых со
426
свободной нуклеофильной гидроксильной группой приводит к фосфори-
лированному продукту:
В синтезе полинуклеотида осуществляется постадийное присоеди-
нение индивидуальных нуклеотидных единиц. При введении каждой
нуклеотидной единицы используют повторяющуюся последовательность
реакций, которая включает фосфорилирование, снятие защиты и кон-
денеацию.
Химический синтез гомополинуклеотидов осуществляется легче, чем
синтез полимера из разных нуклботидо'в с определенной последователь-
ностью. При контакте с конденсирующим агентом, таким как DCC, ри-
бонуклеотид, не защищенный по положению С-5' фосфата и по
3'-гидроксильной Труппе, полимеризуется с образованием высокомоле-
кулярного продукта, состоящего из одного типа нуклеотидных звеньев
,[37]:
Сделаны попытки применения твердофазных методов, разработан-
ных в химии белка, для синтеза олигонуклеотидов [38]. Однако обес-
печить высокие выходы на каждой стадии соеДинейия нуклеотидов труд-
нее, чем при соединении пептидов,, поэтому длина цепи, которую^ можно
надежно синтезировать с помощью твердофйЗцых методов, очень огра-
ничена.
В табл. 11.3 представлен краткий обзор работ, которые могут слу-
жить иллюстрацией методов, применяющихся в синтезе олигонуклеоти-
дов. (В таблице использованы "также«применяющиеся в этой области
сокращения.]
427
ТАБЛИЦА И.З. СИНТЕЗ НЕКОТОРЫХ ОЛИГОНУКЛЕОТИДОВ*
С н птезиро в а н н й д последовательность Защитные группы Конденси- рующий агент Литера- тура
dTpTpTpApG Монометокситригил-, наф- TPS 138л] тилизоцианато- Все возможные динуклеогиды я-Три фенил метил фенил- TPS [386] амино-, ацетил pTpTpApApTpCpCpApTpApTpGpC Тритил-, ацетил- MS [38в] Различные тринуклеотиды Фен идти о этил-, ацетил- MS [38г] рАрСрС (рибонуклеотид) «-МетОкснфениламино-, DCC [38<?] Монометокситритил- CpGpIJpCpCpApCpCpA (рибо- л-Метоксифенил амино-, TPS, DCC [38е] нуклеотид) монометоксиТритил-, бен: зонл- ApTpGpCpApCpTpCpTpTpApG [Дианоэтил-, мопометокси- Мезитил- [38ж] тригил- сульфоннл- хлорид * О сокращениях см [38?],
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
* СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
Л Ж Blllmeyer Jr., Textbook of Polymer Science, Wiley — Interscience, New York, NY,
1971.
R. B. Seymour, Introduction to Polymer Chemistry, McGraw-Hill, New York, NY, 1971.
G. Odian, Principles of Polymerization. McGraW'-Hill, New York, NY, 1970.
S. R. Sandler, w. Karo, Polymer Syntliescs, V. 1, Academic Press, New York, NY, 1974.
JI. П. Лосев и др Химия синтетических полимеров. Химия, 1971- 615 с.
ПОЛИПЕПТИДЫ
М. Bodanszky, AT A Ordeili, Peptide Synliresis, Inlerscience, New York, NY, 1966.
*3. ftfpedep, К- Любке. Пептиды. Пер. e ашл./Под ред. М. М. Шемякина и Ю. А. Ов-
чинникова. М., Мир, г. 1, 1967. 496 с.; т. 2, 1969, 723 с.
Дж. Стюарт и др. Твердофазный синтез пептидов., М_, Мир, 1971. 176 с,
НУКЛЕОЗИДЫ, ’нуклеотиды И ПОЛИНУКЛЕОТИДЫ
IT. IT. Zorbach, R. S. Tipson, Synthetic Procedures in Nucleic Acid Chemistry, Inter-
science, New York. NY, 1968.
T. L. I'. Ulbricht, Purines, Pyrimidines and Nucleotides, Macmillan, New York, NY, 1964.
А. Шайарова, А А. Богданов. Химия нуклеиновых кислот и их компонентов. М.,
Химия, 1978, 584 с.
’Органическая химия нуклеиновых кислот. М-, Химия, 1970. 718 с.
ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В ТЕКСТЕ
I. /. Р. Kennedy, J. I. Elliott, В. Е. Hudson, Jr.. Makromol. Chem. 79, 109 (1964).
2. N. Kanoh, K. Ikeda, A, Gotoh, T. Higashimura, S. Okamura, Makromol. Chem. 86,
200 (1965).
3. A. V. Tobolsky, R. J. Boudreau, J. Polym. Sci. 51, S53 (1961); C. G. Overberger,
P. G. Kamath. J. Am Chem. Soc. 80, 446 (1963).
4. M. Szwarc, M- Levy, R. Alilkovich, J. Am. Chem. Soci 78, 2656 (1956); С. E. Frank,
W. E. Foster, J. Org. Chem. 26, 303 (1961).
5. M. Szwarc Carbanions, Living Polymers and Electron Transfer Processes, fnter-
science, New York, NY,' 1968, Chap. 2.
6 J. Boor, Jr., Macrdmol. Rev. 2, 115 (1967).
7. P. G. Kaisoydnnis A. Tometsko, C. Zalut, J. Am. Chem. Soc. 88, 166 (1966);
Y.-T. Kung et al., Ko Hsuelt Tung Pao, 941 (1966); Chem. Abstr, 66, l8850z (1367);
H. Zahn. J. Melenhofer, E. Schnabel, Acta Chim. Acad. Sci. Hung. 44, 109 (1965); r
Chem. Abstr. 63, 13405 (1965).
8. M. Bergmann, L. Serves Chem. Ber. 65, 1192 (1932).
9. R. H. Sif[erdt V du Vigneaud, J. В lol. Chem. 108 753 (19351.
10. D. Ben-Iskal, A. Berger, J. Org. Chem. 17, 1564 (1952); G. IT. Anderson. J. Blodin-
ger, A. D. Welcher, J. Am. Chem. Soc. 74, 5309 (1952).
* Дополнение редактора.
428
11. L. A. Carpino, J. Am. Cliem Soc 79, 98 (1957).
12. £', Schallenberg, M. Calvin, J Am. Chem. Soc. 77, 3779 (1955).
13. F. Weygand, T. E Fratiendorfer, Chem. Ber. 103, 2437 (1970).
14. £. Fischer, Chem. Ber. 39, 453 (1906); E. Abderhglden. ,4, Fodor, Chem. Ber. 49,
561 (1916).
15. Al. F. Albertson, Org. Readt. 12, 157 (1962) [OP, 12, Г74 (1965)].
16. ??. fiirschmann, R G. Strachan, H. Schwam, E. Л. Sclioenewaldt, H. Joshua, B. Bar-
kemeyer D. F. Vfber IF. J. Paleoeda, Jr., T. A. Jacob, T. E. Beesley, P. G. Denke-
walter, J. Org. Chem. 32, 3415 (1967),
17. Al. Bodanszky, V. du Vigneaud, J. Am. Chem. Soc. St, 5688 (1959).
13. J. Pless, P. A. Boissonnas, Helv. Chirn. Acta 46, 1609 (1963).
19. G, IF, Anderson, J. E. Zimmerman e. a., J. Am. Chem. Soc. 86, 1839 (1964).
20. J, C. Sheehan, G. P. Hess, J. Am. Chem. Soc. 77, 1067 (1955); J. C. Sheehan, Al. Go-
odman, G. P. Hess, J. Am. Chem. Soc. 78, 1367 (1956),
21. R. B. Woodward, p. A. Olof son, J. Am. Chem. Soc, 83, 1007 (1961); 7? B. Wood-
ward, R. A. Olafson, H. Mayer, Tetrahedron Suppl. 8, 321 (1966).
22. T. Shioiri, K. Ninomiya, S. Yamada, J. Am. Chem. Soc. 94, 6203 (1972).
23. У. S. Klausner, Al. Bodanszky, Synthesis, 549 (1974).
23a. J. Biol. Chem. 247, 977 (1972); M. Bodanszky, M. A. Ondetti, Peptide Synthesis,
Wiley — Interscience, New York, NY, 1966, pp. 255—256.
236. K. Kawasaki, R. Camble, G. Dupuis, H. Romovacek, H T. Storey, C.Yanaihara,
K- Hofmann, J. Am. Chem. Soc. 95, 6815 (1973).
23t>. P. Gamble, G. Dupuis, K. Kawasaki, H. Romovacek, ,N. Yanaihara, K. Hofmann,
J. Am. Chem. Soe. 94, 2091 (1972 V
23г. H. T: Storey, J., Beacham, S. F. Cernosek, F. M. Finn, C. Yanihara, K, Hofmann, J.
Am. Chem. Soc. 94, 6170 (1972).
23d, P. G. Katsoyannis, J. Ginos, A. Cosmatos, G. Schwartz, J. Am. Chem, Soc. 95, 6427
(1973).
23e. P. G. Katsoyannis, M. Titak, J. Ginos, K. Suzuki, J, Am. Chem. So/ 93, 5862 (1971);
P. G. Katsoyannis, J. Ginos, Al. Titak. J. Am. Chem. Soc. 93, 5866 (1971); P. G. Kat-
soyannis J. Ginos, C. Zalui, Al. Titak S. Johnson, A. C. Trakatellis, J. Ant. Chem,
Soc. 93, 5877 (1971).
23Ж.Н. Yamashiro, С. H. Li, J. Am Chem Soc. 95, 1310 (1973).
23s. B. Guile, R. B, Merrifield, J, Am. Chem, Soc. 91, 501 (1969).
23u, R. Hlrschmann. R F. Nui't, D. F. Veber, R. A. Vitali, Si L. Varga, T. A, Jacob,
F. W. Molly, R.C. Denkewalter, J. Am, Chem. Soc. Bl, 507 (1970),
23k. R. B. Merrifield, Biochemislrv 3, 1385 (1964); M. Fridkin, A. Patchornik, E. Kat-
chalskt, J. Am. Chem. Soe. 90,‘2953 (1968).
23л, V. da Vigneaud, C. Ressler, J. M. Swan, C. IP, Roberts, P. G. Katsoyannis, J. Am.
Chem. Soc. 76, 3115 (1954); M. Bodanszky, V. du Vigneaud, J Am, Chem. Soe, 81,
2504, 5688 (1959).
23л. К- Hofmann, H. JYafima, T. Liu, N. Ynaihara, J. Am. Chem, Soc. 84, 4475 (1962).
24. R. B. Merrifield, J. Am.' Chem. Soe. 85, 2149 (1963),
25. 7. Al. Stewart, J. D. Young, Solid Phase Peptide Synthesis, IF. H, Freeman, San
Francisco, CA, 1969.
26. N. J. Leonard, R. A. Laursen, J. Am. Chem. Soc. 85, 2026 (1963).
27, J. A. Montgomery, K. Hewson, J. Heterocycl. Chem. 1, 213 (1964).
28. Al. Л Robins, R K. Robins, J. Am. Chem. Soc 87, 4934 (1965).
29. G. E, Hilbert, T. B, Johnson, J. Am. Chem. Soc. 52, 4489 (1930).
30. K. J. Ryan, E. M. Acton, L. Goodman, J. Org. Chem. 31, 1181 (1966).
31. M IF. Winkley, R. K- Robins, J. Org. Chem. 33, 2822 (1968).
32, J. J. Fox, I. Wempen, Adv. Carbohydr. Chem. 14, 283 ,(1959).
33. Г. L. V, Uibricht, Purines, Pyrimidines and Nucleotides, Macmillan, New Y6rk, NY,
1964, pp. 48—50.
33a. N. C. Yung, J. H. Burche/ial, R. Fecher, R. Duschinsky, J. J. Fox, J. Am. Chem. Soc.
83, 4060 (1961),
336. E. Walton, F. IF, Hally, G. E. Boxer, R. F. Nutt, J. Org. Chem. 31. 1163 (1966).
33s. T. Sato, in; Synthetic Procedures in Nucleic Acid Chemistry, W. W. Zorbaclr,
R. S. Tipson (eds.), Interscience, New York, NY, 1968, pp. 264-—268,
33г. R. K. Aesj, in: Synthetic Procedures in Nucleic Acid Chemistry, W. W. Gorbach,
R. S. Tipson (eds ), Interscrence, New York, NY, 1968, pp. 183—192.
34. G. M. Tener, J Am Chem: Soe, 83, 159 (1961); G. Weimann, H. G. Khorana, J Am
Chem. Soc. 84, 419 (1962).
35. E. Ohtsuka. K. Murao, Al. Dbasawa, Al. Ikehara. 3. Am. Chem. Soc. 92, 3441 (1970.
36. K. L. Agarwal, .4 Ytunazoki, H. G. Khorana, J. Am Chem. Soc. 93, 2754 (1971).
37. У. Lapidoi. H. G Khorana, J. Am. Chem. Soc. 85, 3857 (1963); C. Coutsogeorgopou-
los. H. G. Khorana, J, Am, Chem, Soc. 86, 2926 (1964); D. B. Straus, J, R, Fresco,
J. Am. Chem Soc. 95, 5025 (1973).
38. R. L. Letsinger, V. Mahadevan, J, Am. Chem. Soc. 88, 5319 (1966); E. Ohtsuka,
S, Mortoka, Al ikehara, J Am. Chem. Soc 94, 3229 (1972); K. F. Yip, К. C. Tsou
J.: Am. Chem, Soc, 93, 3272 (19.71); L. R. Melby, D. R. Strobach,. J. Org. Chem 34’
421 (1969),
42»
38а. К- £. Agarwal, Н, G. Khorana, 3. Am. Chem. Soc. 94, 3578 (1972).
386. К. L. Agarwal, A. Yamasaki, H. G, Khorana, J. Am. Chem. Soc. 93, 2754 (197]).
38<?. A. F. Cook E. P, Helmer, Al. J. Holman, D. T. MaicHuk, A. £. Nussbaum, 3. Am.
Chem. Soc. 94 1334 (1972).
38г. S. A. Narang, 0. 3. Bhanol, J. Goodchild, 7?. H. Wightman, S. K. Dheer, J. Am.
Chem. Soc. 94, 6183 (1972).
38<J. £. Ohtsaka, K, lAurap, Al. Obasawa, M. Ikehara, J. Am. Chem. Soc. 92, 3441 (1970) .
38 e. E. Qhtsuka, Af. Ubasawa, S. Morioka, Al. Ikehara, J. Am. Chem. Soc. 95, 4725 (1973) .
38ж. A. Kumar, H. G. Khorana, 3. Am. Chem. Soc. 91, 2743 (1969) .
ЗАДАЧИ
(Литература к задачам приведена на с. 442)
— 11.1. Перечислите пять методов активации карбоксильной группы аминокислоты, даю-
щих возможность провести ацилирование аминогруппы другой молекулы аминокис-
лоты.
— 11.2. Отберите из следующего ряда каталитических систем такие, которые могут
катализировать полимеризацию каждого из перечисленных ниже винйльных соединений.
Катализаторы; А1С13+Н2О; HF; (CH3)2CN = NC(CH3)2; PliLi; (СНЭ)5СО- К+;
|| Ре11 + Н2О2.
NC CN
(a) PhCH=CHa (в) СНг=СН2 (<Э) ,CHS=CHCN
(б) СНг=СНС=-СН2 (г) СН2=ССООСН3 (е) С1СН=СНС1
СН3 - А
— 11.3. Укажите условия реакции, которые необходимо применить в. каждом случае
для удаления защитной группы;
О О О
' II. И .
(a) CH3OCCH2NHCCHNHCOCHsPlr
CH2Ph
ОООО
1 И Й J
(д) (CH3)3COCNHCW2CNHCHCNHCHCNHCH2COOH
I, ‘ I
CH2Ph СНз
— 11.4. При синтезе пептида, содержащего лизин, необходимо защищать к-амипогруппу.
Какого типа примеси образуются, если это не было сделано? Каким специальным
требованиям должна удовлетворять защитная группа, подходящая для защиты а-ами-
иогруппы лизина при твердофазном синтезе? Современный удачный подход К этой проб-
леме предусматривает применение для сс-аминогрупп во время синтеза трет-бутокси-
кар бонн л ьной защиты, а для е-амнногруппы лизина — 2,4-днхлорбепзилокеикарбониль-
нон защитит Какие свойств а.по еле дней группы оказываются особенно подходящими для
такого применения?
440
—11,5. Предположим, что Вы хотите придать полиэфиру огнеупорные свойства, и счи-
таете, что можно, применить сополимеризацию с использованием мономера с высоким
содержанием хлора. Можно ли ожидать произвольного введения хлорированного мо-
номера в полиэфирную цепь? Объясните.
С1
С1
ноос— СООН 4- ноос—<
Отношение:
: 95
.—СООН 4- НОСН2СН2ОН
100
нагревание
---------->
tlZ ; 'Cl
S
— 11.6. Полиуретановые пенопласты образуются с помощью процесса, при котором
полимеризация и поперечное сгнивание сопровождаются выделением газа, что приводит
к включению в полимер газовых пузырьков. Исходными материалами при этом яв-
ляются низкомолекулярные полиэфиры с пйроксильными концевыми группами и аро-
матические диизоцианаты. При добавлении катализатора, главным образом третичного
амина, происходит быстрая полимеризация и выделение газа:
но(сн2снао)пС112сн2он 4- о=с=м——N==CU)
—>- Полиуретановый пенопласт
e i'
J»'кажите конечную структуру полимера и возможности для образования поперечных
связей в нем. Каковы источник н природа газа, вызывающего ценообразование?
— 11.7. Радикальная полимеризация может сопровождаться внутримолекулярным пе-
реносом водородного атома. Каково влияние этого процесса, на структуру и среднюю
молекулярную массу полимера? ' . -
R R R R R R J.R
—СНа^СЙгССНаССН2С. —> —СН2ССН2ССН2^СН2СН2Н
I I I I I * I
H н н н н H
— 11.8, Следующие производные хорошо известных защитных групп используются в
тех случаях, когда необходимы особенно мягкие условия для их- удаления. Укажите
стандартную защитную группу, с которой сходно' каждое производное. Определите
свойства замешенной защитной группы, придающие ей особенную лабильность. Ука-
жите Условия реакций, при которых можно осуществить удаление защитной группы.
СНз О ' Ph
, /Л /^=\ । ]| /=\ ।
(а) //—С—ОС— (б) СН3О—< С—
СН3 . Ph
— 11.9. Константа переноса пепи растворителя полимеризации (Cs) определяется как
соотношение реакционной способности растворителя но отношению к растущей поли-
ьТерной цени и реакционной способности полимерной цепи по отношению к мономеру.
Эти константы для полимеризации стирола в некоторых ароматических растворителях
приведены ниже:
Бензол................ 0,0018
тлст-Зутйлбснзол . .......0,04
Толуол......................0,125
Этилбензол ................. 0,67
Изопропилбензол ...... 0,82
Можете ля Вы объяснить положение каждого растворителя в этой серий?
— 11.10. Предложите не менее двух путей, по которым к полистиролу можно присоеди-
нить гидразиниые группы, так чтобы полипептидная цепь могла строиться от гйдразйн-
ной части в затем при расщеплении образовывать гидразид. Какое преимущество имеет
синтез пептида в виде гидразида?
— 11.11. В процессе синтеза с Использованием твердофазного метода было обнаружено,
что в присутствии карбоновых кислот* дицептид валилпрблин отщепляется от полйсти-
рольиой су'олы Показано, что продуктом расщепления является приведенное ниже со-
43!
единение Напишите механизм, объясняющий отрыв днггептида От смолы.
СН(СН3)2
— 11.12. Ранее для получения синтетического каучука смешивали при 50 °C следующие
материалы в указанных ниже соотношениях (по массе):
Бутадиен..................... 75
Стирол....................... 25
Вода . . . ................. 180
Мыло................ 5
Додещмтиол.......... 0,5
Персульфат калия......... 0,3
Какова роль каждого компонента в реакционной смеси?
—11.13. В олигонуклеотиды ом синтезе в качестве О-защитной группы фосфатных свя-
зей используют 2-фенилтиоэтильную группу. Эта группа устойчива в различных усло-
виях конденсации, однако легко удаляется при обработке сначала раствором перйодата,
а затем 2 н. NaOH. Каков механизм легкого снятия этой группы?
— 11.14. Предложите механизм, который объясняет освобождение фосфатных групп
из фосфор а шмидов при действии амилнитрпта; '
О О
II II
ArNHPOCH2о В НОРОСН2 п В
I | S' \ RONO | | \ I
“О X, .х* -----------г "° X у*
ко ко
— 11.15. Предложен метод твердофазного синтеза пептида, в котором остаток гисти-
дина связан со смолой таким образом, что полипептилная цепь может наращиваться и
по амино-, и по карбоксильной группам гистидина, прячем ни одна из этих групп со
смолой непосредственно не связана. Последовательность реакций изображена ниже;
Приведите уравнения, показывающие, какие реакции происходят на каждой стадии.
(1) Вос-глицин -ф Xлорметилполистирол —► I
Et3N
(2) I -ф 1,5-Ди фтор-2,4-ди нитробензо л —>—* II
(3) II-ф Вос-гистидин —> III
(4) III -ф п-Нитрофенилтрифторацетат —> IV
(5) IV + Пролннамид —> V
(6) V + Трифторуксусная кислота —> VI
(7) VI -ф ПентахлорфенилпиррЬлидинон-2-карбокснлат-5 —> VII
(8) VII -ф N-Метилморфолин —> VIII
(9) VIII -ф HSCI^CHtOH —> IX
— 11.1G. Приведенные ниже ацетали при взаимодействии с протонными кислотами или
кислотами Льюиса образуют полимеры. Предложите структуры образующихся полиме-
ров и механизм, по которому может происходить полимеризация.
432
' --11.17. Приведите структуры полимеров, которые могут образоваться из следующих '
мономеров. Напишите механизм, по которому можно ожидать протекания полимера-
< задки.
— 11.18. Попытка использования ДМСО вместо пиридина в качестве растворителя для
полимеризации тимидин -5'-фосфат а (3) под действием дициклогексил карбодиимида
приводит к расщеплению нуклеотида с количественным выходом тимина. Объясните.
РСС
ДМСО
ЛИТЕРАТУРА К ЗАДАЧАМ
ГЛАВА 1
1.2. Е. D. Bergmann, В, Ginsburg, R. Рарро, Org React. 10, 179 (1959) [OP, 10, 181—
553 (1963)].
1.3. (а) Е, J. Corey, В. S. Watt, J. Am. Chem. Soc. 95, 2302 (1973).
(6) A. Wissner, J. Meinwald, J. Org- Chem. 38, 1697 (1973),
(a) /. Gensler P. H, Solomon, J. Org. Chem. 38, 1726 (1973).
(г) Л. ¥. Whitlock, Jr,, J, Am. Chem. Soc. 84, 3412 (1962).
1.4. 7. A. .Marfciss J. D. Getiler, Can. J- Chem. 47, 1965 (1969).
1.5. C. R. Hauser, T. M. Harris, T. G. Ledford, J. Am. Chem. Soc. 81, 4099 (1959).
1.6. J. Pried, Heterocyclic Cmp’ounds, R. C Eld er field (ed.), V. 1, Wiley, New York,
NY, 1030, op. 358.
1.7, R. CkeipuHai, 7. Huet, Л Dreux, Bull, Soc. Chim. Fr., 2446, 2450 (1967)'.
1.8. (a) /(. U ir-suer, Д. к. Chan, C. Demerson, Tetrahedron Lett., 2893 (1965)
(б) С /1 Heathcock, R. A. Badger, J, W. Patterson, Jr., J. Am. Chem. Soc. 89, 4133
(1967).
(a) C. R. Hauser, U’. R. Dunnavant, Org. Synth. 40. 38 (I960).
(e) G. C’pifz. H. Milderberger, H. Suhr, Justus Liebigs Ann, Chem. 649, 47 (1961).
(d) A. Shmio. S Wakamatsu, Г. inode, J. Org. Chem. 26, 4868 (1961).
(e) T 4 Spear er, д. Д', Schmiegel, Д. L. Williamson, J. Am. Chem. Soc. 85, 3785
(1963).
433
1,9. (а) Я. Fetter, A, Hirschfeld, E. ZZ Bergmann, Tetrahedron 24, I [87 (1968).
(6) A. Baradei, R. Longeray, J. Dreux, F, Darts, Bull. Soc, Chun. Fr., 255 (1970).
(в) H. H. Baer, K- S. Ong, Can, J. Cliem. 46, 2511 (1S68).
(г) A. Wettstein, К Heusler, H. Ueberwasser, P. Wieland, Helv Chim. Acta 40, 323
(1957).
1.10. Я. 0. House, Л4. J. Vmen, 3. Org. Chem. 38, 1000 (1973).
1.1]. S, Masamune, J. Am. Chem. Soc. 86, 288 (1964).
1.12. E, J. Coreg, M, Ofino, R. B, Mitra, P. A. Vaicrkencherry, J. Am. Chem. SoC. 86, 478
(1964).
1.13. (a) E. Wenkert, D. P. Strike J Org Chem. 27, 1883 (1962).
(6) S. /. Etheredge, J. Org. Chem. 31, 1990 (1966).
(e) R. Deghenghi, R. Gaudry, Tetrahedron Lett-, 489 (1962).
(г) P. A. Grieco, С. C. Pogonowski J Am. Chem. Soc. 95. 3071 (1973).
(3) E. Л1. Kaiser, IF. 6. Kenyon, C. R. Hauser, Org SyntTVV, 559 (1973).
1.14. IF. G. Ko f ran, A. (?. Wideman, J Org. Chem. 37, 555 (1972).
1.15. M. S. Newrnan, V. DeVries, R. Darlak, J. Org, Chem. 31, 2171 (i960)
1.16. H D. Zook, IF. L. Kelly. I. Y. Posey, J. Org, Chem. 33, 3477 (1968).
1.17. M, E. Kuehne, J. Org. Ghem. 35, 171 (1970).
ГЛАВА 2
2.2. A. J.-Speziale, D, E. Bissing, J. A tn. Chem. Soc. 85, 3878 (1963).
2.3. P, B. Woodward p. Sondfteimer, D. Taub, K. Heusler, V7. M. AfcCnmore, J. Am.]
Sheffl. Soc. 74, 4223 (19512).
2.4. (a) IF. A. Mosher, R. IF. Boeder, J. Org. Chem. 36, 1561 (1971).
(б) T. Nozoe K. Takase, T: Nakazawa, S. Fukuda, Tetrahedron 27, 3357 (1971).
(e) 7. E. McMurry, T. E. Glass, Tetrahedron Lett., 2575 (1971).
(e) D. I. Cram, A. Langdmann, F. Hauck, J. Am. Chem. Soc. 81, 5750 (1959).
25. T. T. Howarth, G. P. Murphy, T. M. Harris, J. Am. Chem, Soc 91, 517 (1969).
2.6. (a) Al. IF. Rathke. D. F. Sullivan. J. Am. Chem. Soc. 95, 3050 (|973).
(6) E. J. Corey, H. Yamamoto, D: K. Her roti, K- Achiwa, J. Am. Chem. Soc. 92,
6635 (1970).
(в) E, /. Corey. D, E. Cane, J. Org. Chem 36, 3070 (1971).
(г) E. IF. Yankee, D. F. Cram, J' Am. Chem. Soc. 92, 6328 (1970),
(a) IF. G.'Dauben, C. D. Poulter, C. Suter, ,1. Am Chem. Soc. 92, 7408 (1970).
(e) P. A. Grieco, K. Hiroi, J Chem. Soc. Chem, Commun., 1317 (19721.
(ж) 7. Mukaiyama, M. Higo, Ff. Takei, Bull Chem. Soc. Jpn. 43, 2566 (1970).
(з) 1. Vlattas, 7. T. Harrison, L. Takes, 7. H. Fried, A. D. Cross, J. Org. Chem 33,
4176 (1968).
(и) A. T. Nielsen, IF R. Carpenter, OTg Synth V, 288 (1973),
(к) M. *L. Miles, T. M. Harris, C. R. Hauser, Org. Synth. V, 718 (1973).
27, G. Stork, S. D. Darling, 7. T. Harrison, P. S. Wharton, J. Am. Chem. Soc. 84, 2018
(1962).
2.8. Cm. cc, [45—47], гл. 2. t
2.9. (a) IF, G. Dauben, J. Ipaktschi. J. Am Chem Soc. 95, 5088 (1973).
(6) T, J, Ciirnhey, H. L. Kim, Tetlrrahe.drotr Lett. 1441 (1968).
2 10. E. Vedefs, К A. J. Snoble, P. L. Fuchs, J. Org. Chem. 38, 1178 (1973).
2.11. К. P. Singh, L. Mundell,'Chem. Ber. 96, 2485 (1963).
2.12. (a) IF, S. Wadsworth, dr., IF. D ErnmVns J. Am. Chem. Soc. 83, 1733 (I960).
(6) D. Seyferth, S.,0. Grim, T. 0. Read, J Am. Chem. Soc. 83, 1617 (1961).
(в) M. Engelhardt, H Plieninger, P. Schreiber, Chem. Ber 97, 1713 (1964).
(a) K. IF. Ratts, R. D. Partos, J, Am. Chem. Soc. 91, 6112 (1969).
2.13. £ E Schweizer, G. J. O’Neil, J Org. Chem. 30, 2082 (1965); £, £. Schweizer, J.
, Am Chem. Soc' 86, 2744 (1964).
2 14. 3. Adams, L. Hoffman. Fr., В M Trost, J Org. Chem. 35, 1600 (1970).
2.15, («) G. Wittig, H.-D. Frommeld, Chem Ber 97, 35(8 (1964).
(6) R. J. Sundberg, P. A. Bukowick. F 0. Holcombe, j. Org. Ghem. 32, 2938 (1967).
(a) D. R. Howton. J, Org. Chem 10. 277 (1945).
(?) R. N. McDonald, T, W. Campbell, J Org Chem 24, 1969 (1959).
(д') У. Chan, IF. W. Epstein, Org Synth. 53, 48 (1973).
2 16. M. P. Cooke, Fr., R. Goswami, J Am. Chem Soc 95, 7891 (1973).
2.17. P M. McCurry, Fr.. R. K- Singh, J Org. Chem 39, 2316 (1974).
2.18 К D Sears I?. £ Casebier, H. L. Hergert, G. H. Stoutf L. 'E, McCandlish J. Org.
Chem. 39, 3244 (1974);
2.19. la) R. M. Coates, F. E. Shaw. ,1 Am Chem Soc. 92, 5657 (I97Q).
(б) K. Mitsuhashl, S. Shiatoni Chem. pfiarru Bull 18, 75 (1970).
2.20. G. Biichi, H.,Wuest, Helv. Chim: Acta 54, 1767 (1971).
ГЛАВА 3
3.2. G. У. Smith,, R. ,L,-Burwell Fr., 3 Am. Chem Soc. 84, 925 (1962).
3.3. (a) H. IF. Thpmpson, J Org Chem. 36, 2577 (1971).
(б) E. Piers, IF. de Waal, R, W. Britton, J. Am. .Ghent Soc. 93, 5113 (1971).
434
3,4. G. V. Smith R. L. Burwell, Jr., J. Am. Chem. Soc. 84, 925 (1962).
3.5. D. J. Pasto J. A. Gontarz, J. Am. Chem. Soc. 93, 6902 (1971).
3.6. J. Fried, E. F. Sabo, J. Am. Chem. Soc. 79, 1130 (1957).
3.7. (a). H.. C. Brown, M. At. Rogic, H. Njambu, M. IP, Rathke, J. Am. Chem. Soc., 91,
2147 (1969b H. C. Brown, H, Nambu, M. M. Rogic, J, Am. Chem. Soc. 91, 6852
(1969).
(б) H. C. Brown R. A. Coleman, J. Am. Chem. Soc. 91, 4606 (1969).
(в) H. C. Brown.! G. Г. Kabalka, J. Am. Chem. Soc. 92, 714 (1970).
(г) G. Zweifel, R. P. Fisher, J. T. Snow, С, C. Whitney, J. Am- Chan. Soc. 93, 6309
(1971).
(й) H. C. Brown, Л4. W. Rathke, J. Am. Chem. Soc. 89, 2738 (|967).
(e) H. C. Brown, Al. M. Rogic, J. Am, Chem- Soc. 91, 2146 (1969).
3.8. A. Petter, M. G.' Hutchings, K. Smith, Chem, Comraun., 10-18 (19.71); Я. C. Brown,
B, A. Carlsort, R, H. Prager, J. Am. Chem. Stic. 93, 2070 (1971),
3.9. D. J, Pasto, С. C. Cutnbo, J. Am. Chem. Soc.. 86, 4343 (1964).
3 10. D. J. Pasto, J. A. Gontarz, J. Am. Chem. Soc. 93, 6902 (1971).
3.11. H. C. Brown, P. J. Geoghegan, Jr,, G. J. Lynch, J. T, Kurek, J: Org. Chem. 37,
1941 (1972).
3.12. (a) E Kloster-Jensen; E. Kovats, A, Eschenmoser, E. Hellbronner, Helv. Chim. Acta,
39, 1051 '(1956).
(б) P. N. Rao, J. Org. Chem. 36, 2426 (1971).
(e) IP. Л Fanta, IP. F. Erman, J. Org. Chem. 33, 16S6 (1968).
(г) W. E. Billups, J. Fl. Cross, С. V. Smith, J. Am. Chem. Soc. 95, 3438 (1973).
3.13. (a) J. Meinwald, J. К Crandall, J, Am. Chem'. Soc. 88, 1292 (1966).
(6) H. Stetter, J. Gartner, Chem Ber. 99, 925 (1966).
(s) IP. Barbieri, A, Consonni, R. Sciaky, J. prg. Chem. 33, 3544 (1968).
(г) P. E. Peterson, J. E. Duddey, J. Am. Chem. Soc. 85, 2865 (1963),
(a) L. A. Paquette, G. R. Krow, Tetrahedron Lett, 2139 (1968),
3,14. (a)' K. Jzawa <T. Okuyama, T. Sakagdmi, T. Fueno, j. Am. Chem. Soc. 95 6752
(1973).
(6} G. Stork, R, Bordi, J. Am. Chem. Soc. 86, 935 (1964).
3.15. R. L. Burwell, Jr. Acc. Chem. Res. 2, 289 (.1969).
3.16 J. Hoot. D. Л1. Gunn, J. Am. Ch&m Soc. 91, 6195 (1969).
3.17. (a) G. Zweifel, E T Snow. С. C Whitney, J. Am. Chem. Soc. 90, 7139 (1968).
(6) Я. G. Brown, AL Л1. Rogic, Al, IP, Rathke, G. IP. Kabalka, J. Am. Chem, Soc
89, 5709 (1967).
(e) A. Hassner, R, P. Hoblitt, C. Heathcock, J. E, Kropp, M. Lorber J. Am: Chem.
Soc. 92, 1326 (1970),
(г) G, Zweifel, a C. Whitney, J. Am. Chem Soc, 89, 2753 (1967).
(8) G. Zweijel, R. P. Fisher- J. T. Snow, С. C. Whitney, J. Am, Chem. Soc. 93,
6309 (1971).
(e) R. E. Ireland. P. Bey, Org Synth. 53, 63 (1973).
(яс) G, Zweifel, R. P. Fisher, J. t. Snow, С. C, Whitney-- J Am. Chan. Soc, 93,
6309 (197J). । ,
(,?) G. Zweifel, с. C. Whitney, J. Am. Chem. Soc. 89, 2753 (1967).
(и) J. At. Jerkunica, T. G, Traylor, Org Synth 53, 94 (1973). , ,
(к) G. Zweifel, H. C. Brown, Org. Synth. 52, 59 (1972),
3.18 D, G. Garratt, A. Modro, K. Oyama, G. H. Schmid, T. T. Tidwell K. Yates J Am.
Chem. Soc. 96, 5295 (1974). ,
ГЛАВА 4
4.L (&) IP Parker, R. Ramage. R A. Raphael, J. Chem Soc,, 1558 (1962),
1 (e) S. Yamamura, M. Toda, У. Hirata, Org. Synth, 53, 86 (1973).
42. D. C. Wigfield, D. J. Phelps, J Am Chem Soc 96, 543- (1974).
4.3, (a) E. J. Corey, T. К Schaaf, IP, Huber, U. Koelliker, N. M. Weinshenker, J Am.
Chem. Soc. 92, 397 (1970),
(б) E. J. Coreu, R. Nоyori, Tetrahedron Lett. 311 (1970).
(e) R. F. Borch, Org. Synth, 52, 124 (1972).’
: (г) D. Scyferih, V. A. Mai, J. Am Chem. Soc.'92, 7412 (1970). '
4.4. (a) J. E Siggins, A. A, Larsen, J. H, Ackerman, C. D. Carabateas, Org. Synth 53
52 (1973).
(6) W. Sucrote, Tetrahedron Lett . 4725 (1970).
(s) P ,4. Grieco, J. Am. Chem. Soc 91,'5660 (1969),
(e) R S Lenox, J A. Katzenellenbogen, J, Am. Chem. Soc, 95, 957 (1973).
(В) V. Bazant, Л1. Capka, M. Сети, C. Chvalovsky, K. Kochloefl, Л4. Kraus J Ma-
lek, Tetrahedron Lett., 3303 (19681.
. (e) L. 1. Zakharkin, I. M. Knorlina, Tetrahedron Lett, 619 (1962).
4.5. (a) S. Krishnamurthy, R, 'M. Schubert, H. C. Brown, J. Am. Chem. Soc. 95, 8486
(1973). „ . ’ '
(б) C. IP. Jefjord, D Kirkpatrick, F. Delay, J Am. Chem. Soc. 94, 8905 (1972)
(e) J. San Filippo, Jr^ G. AL Anderson, J, Org, Chan, 39, 473 .(1974).
<35
(г) G, Л. Wenzinger, I. A. Ors, J. Org Chem. 39, 3060 (1974).
(<?) С, H. Heathcock R. A. Badger, J. Ж Patterson, Jr., J. Am. Chem, Soc. 89,
4133 (1967).
4,6. E. C. Ashby, 7. P. Sevenair, F. R. Dobbs, J Org. Chem. 36, 197 (1971).
4.7. (a) G. Stork, IP. Л/. White, J. Am. Chem. Soc. 78, 4604 (1956).
(б) H. C. Brown, IP, C. Dickason, J, Am. Chem. Soc. 92, 709 (1970).
(e) D. Seyferth, H. Yamasaki, D. L. A Heston" J... Org. Chem. 28, 703 (1963).
(г) G. Stork, S. D. Darling, J. Am, Chem. Soc. 82,' 1512 (1960).
4.8. /?. 0. Hutchins, C. A. Ahlewfei, В. E. Maryanojf, J. Am. Chem. Soe. 95, 3662
(1973).
4 9. й. Ai. Coates J. E. Shaw, J. Org. Chem. 35. 2597 (1970).
4.10. (a) IP. C. Agosta, IP. L. Schreiber, J. Ain. Chem. Soc. 93, 3947 (1971).
(o) D. Taub, R.iD. Hoffsommer, С. H, Kuo, H. L. Slates, Z. S. Zelawski,
N. L. IPendle? Chem. Corr.rcuti., 1258 (1970).
(e) G, Biichi J. A. Carlson, J. E. Powell, Jr., L.-F. Tietze, J. Am./Chem. Sqc. 92,
2165 (1970).
4.11. P. У. Johnson, M, A Priest, J. Am. Chem. Soc. 96, 5619 (1974).
4.12. fa) N. M. Yoon C. S. Pak, H. C. Brown, 3. Krishnamurthy, T. P. Stocky, J. Org,
Chem 38, 2786 (1973).
(6) D. 7. Dawson, R. E. Ireland, Tetrahedron Lett., 1899 (1968).
SE. J. Corey H. Yamamoto, J. Am. Chem. Soc. 92, 6636 (1970).
H. Ewart,'R. A. Conley, J. Org. Chem. 38, 2011 (1973).
id) P. Kohn, R- H. Samaritano, L. M. Lerner, J. Am, Chem. Soc. 87, 5475 (1965).
(e) D. J. Marshall, R. Deghenghi, Cao. J. Chem. 47, 3127 (1969).
(X) G. R. Pettit, J. R. Dias, J. Org. Chem, 36, 3207 (1971),
(3) N. M. Yoon C. S. Pak, И. C, Brown, S. Krishnatnurthy, T. P. Stocky J. Org.
Chem. 38, 2786 (1973).
(«) IP. F. Johns, J. Org. Chem. 29, 1490 (1964).
(к) R. 0. Hutchins C, A. Mllewski, B. A, Maryanoff, J, Am. Chem. Soc. 95, 3662
(1973).
(л) Al. J. Kernel, P. A. Thio, S. 1. Tan J. Org. Chem, 33, 3637 (1968),
(м) С. T. West, S. J. Donnelly, D. A. Kootstra, M. P. Doyle, j. Org. Chem. 38,
2675 (1973).
(я) Al, R. Johnson, B. Rickborn, J. Org. Chem. 35, 104| (|970).
4 13. (a) 5. Iwaki S Manmo, T, Saito, M. Yamada, K. Katagirl, J. Am, Chem. Soc. 96,
7842'(1974).
(6.) R. E, Ireland, S. C. Welch, J. Am. Chem. Soc. 92, 7232 (19/0),
(e) AL D. Soifer. AL A. Jevttik, J, Am. Chem. Soc. 77, 1003 (1955).
(г) E. J. Corey, D. S. Watt, J. Am. Chem. Soc. 95, 2303 (1973).
(<?) E. 7. Corey, G. Moinel, J. Am Chem. Soc. 95, 6831 (1973).
4.14. С. Г. West, S. J. Donnelly, D. A. Kooistra, M.-P. Doyle, J. Org. Chem. 38, 2675
(1973).
4.15. (a) U. T. Bhalerao, J. I. Plattner, H. Rapoport, J. Am. Chem. Soc. 92, 3429 (1970).
(t>) S. Takahashi, L. A. Cohen, J. Org. Chem. 35, 1505 (1970).
4.16. (a) F. A. Carey, D. Ii. Ball, E. Long, Jr., Qarbohydr. Res. 3, 205 (1966).
(o) D. J, Cram, F. A, Abd Elhafez, J. Am. Chem. Soc. 74, 5828 (1952).
(a) H. O. House, H. C. MUller, C, G. Pitt, P. P. Wickham, J. Org, Chem. 28, 2407
(1963),
(г) J. Klein, E. Dunkelhlum, E. Eliel, У, Stmda, Tetrahedron Lett., 6127 (1968)
(d) G. R. Pettit, J. R. Dias, J. Org. Chem. 36, 3207 (1971).
4,17. («) jV, J. Leonard S. Gelfand, J. Am. Chem. Soc. 77, 3272 (1955).
(б) P. S. Wharton, D. H. Bohlen, J. Org. Chem. 26, 3615 (1961), IP, R. Benn,
R. M. Dodson J. Org, Chem. 29, 1142 (1964).
(e) 0. Lardelli, 6. Jeger, Helv. Chim. Acta 32, 1817 (1949).
(г) R. 7. Petersen, P. S. Shell, Org. Snyth. V, 929 (1973).
4,18, (а) E. J. Corey, J. A. Katzenellenbogen, N. IP. Gilman, S. A, Roman, B. IF. Erick-
son, J. Am. Chem. Soc. 90, 5618 (1968).
(6) A. IP. Burgstahler, L. R. Worden, J. Am. Chem. Soc. 83, 2587 (1961).
ГЛАВА 5
5.1. (a) К Hafner, H; Kaiser, Org Synth. V, 1088 (|973).
(6) D. Seyferth, J. Fogel, J. K. Heeren, J. Am. Chem. Soc, 88, 2207 (1966).
(e) R A. Benkeser, F. J. Riel, J, Am. Chem. Soc. 73, 3472 (1951).
(г) E. Baldwin, G. A. Hofle, 0. W. Lever, Jr., J. Am. Chem. Soe. 96, 7125 (1974).
(B) G. H. Posner, С. E Whitten, J. J. Sterling, J. Am. Chem. Soc. 95, 7788 (1973)
fe) D. J. Peterson, J. Am. Chem. Soc. 93, 4027 (1971).
(ж) R. S. Bly, R. L. Veazey, J. Am. Chem. Soc. 91, 4221 (1969),
5.2 (a) B. M Graybill, D. A. Shirley, J. Org. Chern 31, 1221 (1966).
(6) S. Akiyama, I. Hoaz, Tetrahedron Lett, 4115 (1973).
(в) C. D. Broaddus, J. Org. Chem. 35, 10 .(1970).
.(г) D. A, Shirley, P. A. Roussel, J. Am, Ciiem. Soc. 75, 375 (1953).
436
(д) К. Р. Klein, С. R Hauser, j. Org Chem. 32, 1479 (1967).
(e) D. J. Peterson, H. R. Hays, J. Org. Chem. 30, 1939 (1965).
5.3. (а) M. P. Dreyfuss, J. Org. Chem. 28, 3269 (1963).
(6) P. J. Pearce, D. H! Rickards N. F Stilly, Org. Synth. 52, 19 (1972).
(a) IL Scftoll&opf, H. Kuppers. H.-J. Traenckner, IP, Pitteror'i, Justus Liebigs Ann.
Chem. 704, 120 (1967).
(г) J. V. Hay, T. AL Harris, Org. Syrith. 53, 56 (1973).
(d) £. L. Ettel, R. 0. Hutchins, Л1. Knoeber, Org. Snyth. 50, 38 (1970).
(e) I. С. H Hwa, H Sims, Org. Synth V, 608 (1973).
54. (a) C. R. Johnson, R. IP. Herr, D. M; Wieland, J. Org. Chem. 38, 4263 (1973).
(6) £, Л Corey, P. L. Fuchs, J. Ain. Chem. Soc. 94, 4014 (1972).
(e) IP. G Dauben, A. J. Kieibania, Jr., J. Am, Chem, Soc. 93, 7345 (1971).
(?) C. R. Johnson, G. A. Dutra J. Am. Chem. Soc. 95, 7777 (1973).
(0) R. A. J. Smith, T. A. Spencer, J. Org. Cliem. 35, 3220 (1970).
(e) H. 0. Housd, Л1. J. Umen, J. Org. Chem, 38 3893 (1973),
5.5. P S. Shell, G. ,P. Bean, J. Ara. Chem. Soc. 84, 4660 (1962).
5.6. £. C. Ashby, J. Laemmle, H, M. Neumann, J. Am. Chem. Soc. 93, 4601 (1971).
5.7. Л4. Newcomb, IP. T. Ford J. Am. Chem. Soc. 95, 7186 (1973).
5.8. R. IP. Herr, C. R. Johnson, J. Am. Chem. Soc. 92, 4979 (1970).
5.9. G. Zon, L. A. Paquette, J. Am. Chem. Soc. 96, 215 (1974).
5.10. P. G, Gassman, G. R, Meyer, F. J. Williams, J. Am. Chem. Soc. 94, 7741 (1972) ;
P. G. Gassman, F. J. Williams, J./Am. Chem. Soc. 94, 7733 (1972).
5.11. Th K. Russell, R, E. Wingard, Jr., L. A. Paquette,, J. Am, Chem, Soc. 06, 7483
(1974).
5.12. (a) £. O. Ficher, К Ofele, H. Essler, IP. Frohlich, J. P. Mortensen, IP. Semmlinger,
Chem. Ber. 91, 2763 (1958).
(6) R. Pettit, J, Am. Chem. Soc. 81, 1266 (1959).
(а) Л4. Dubeck, A. H. Filbey, J. Am. Chem. Soc. 83, 1257 (1961).
(г) M. P. Cooke, Jr. J. Am; Cliem. Soc. 92, 6080 (1970).
(d) С. H. Wei, L. F. Dahl, J Am. Chetil, Soc. 88, 1821 (1966).
5.13. (в) Л1. F. Semmelhack, H. T. Hall, J. Am. Chem. Soc. 96, 7091 (1974).
(б) M. I. H. Green, P. L. J, Nagy, J. Organ am eta I. Chem. 1, 58 (1963).
5.44. (a) £. J. Corey R. L. Carney, J. Am. Chem. Soc. 93, 7318 (1971).
(6) IP. G. Dauben, G. Ahlgren, T. J. Leitereg, IP. C, Schwarzel, M. Yoshioko, J Am.
Chem. Soc. 94, 8593 (1972).
(a) S. W. Pelletier, S. Prabhakar, J. Am. Chem. Soc. 90, 5318 (1068).
(г) E. J. Corey, D, E. Cane, L, Libit, J. Am. Chem. Soc. 93, 7016 (1971).
(0) R. D. Clark, H. C. Heathcock Tetrahedron Lett, 1713 (1974); IF. G, Dauben,
J. IP. McFarland, J. B. Rogan; J. Org. Chem. 26, 297 (1961).
5.15. (a) E, J. Corey, C. U. Kim, R. H. K. Chen, M. Takeda, J. Am. Chem. Soc. 84, 4395
(1972).
(б) Л A. Marchall, W. F. Huffman, J. A, Ruth, J. Am. Chem. Soc. 94, 4691 (1972),
(e) L. Watts, J. D. Fitzpatrick, R. Pettit, J. Am. Chem. Soc. 88, 623 (1966).
(?) H. A, Whaley, J. Am. Chem. Soc. 93, 3767 (1971).
(d) J. A. Marshall, IF. F. Huffman, J, A. Ruth, J. Am. Chem. Soc. 94, 4691 (1972).
(e) M. F. Semmelhack, P. M. Helyuist, Org. Snyth, 52, 115 (1972).
(ж) L. S, Hegedus, R. К Stiverson, J. Am. Chern. Soc.. 96, 3250 (1974),
(з) G. D. Prestwick, J. N. Laboviiz, J. Am. Chem. Soc. 96, 7103 (1974) .
ГЛАВА 6
6.1. J, E. Baldwin, R. К Pinschmldt, Jr., J Am. Chem. Soc. 92, 5247 (1970).
6,2. H, E. Zimmerman G. L Grunewald, R. M, Paufler M, A. Sherwin J. Am Chem.
Soc. 91, 2330 (1969).
6.3. (a, 6) /. A. Bersanf M. Jones, Jr., J. Am. Chem. Soc, 86, 50J9 (1964).
(a) G. Bilchi, J. E. Powell, Jr, J, Am. Chem. Soc. 89, 4559 (1967).
(г) C. Сира-s, IP. £. Waits. P. von R. Schleyer, Tetrahedron Lett, 2503 (1964).
, (<?) T. C. Jain, S. P. Banks, J. E. McCloskey, Tetrahedron Lett, 841 (1970),
(e) R. K. Hill, IP. Gilman, Chem. Common.. 619 (1967).
6.4. 3. J. Rhoads, J. M. Watson, J. Am. Chem. Soc. 93, 5813 (1971); S. J. Rhoads.
C, F. Brandenburg, J, Am. Chem. Soc. 93, 5805 (1971),
6,5. D. A. Evans, C. A, Bryan, C. L. Sims, J. Am. Chem. Soc. S4, 2891 (1972).
6,6. С. H. Heathcock, R. A, Badger, J. Org. Chem. 37, 234 (1972),
6.7. (а) В В. Snider, J, Org. Chem. 38, 3961 (1973),
(б) P. K. Freeman, D. M. Balls, D. J, Brown, J. Org, Chem. 33, 2211 (1968).
(a) 5 Danishefsky, T. Kitahara. J. Am. Chem. Soc. 96, 7807 (1974),
(?) IF. Dilthy. IP. Schommer, IP. Haschen, Й. Dierichs, Chem. Ber, 68, 1159 (1935)-.
6.8. B. D. Challand, H, Hikino, G, Kornis, G. Lange, P, De Mayo J Org Chem 34.
794 (1969). '
6.9. H IF Gsrhicend, ,4. О Lee, H P. Meier, J. Org. Chem. 38, 2169 (1973).
6.10, Rya.ng, K. Shima, H. Sakurai, J. Org. Cliem. 38, 2860 (|973).
437
6.11. IP. T. Brady, F: H. Parry, HI, /. D.t Stockton, J. Org. Chem. 36, 1486 (1971);
IP. T. Brady, R. Roe, Jr., J. Am. Chem. Soc. 93, 1662 (1971).
6.12. J. A. Berson, S. S. Olin, J. Am. Chem. Soc. 91, 777 (1969). i
6.13, B. J. Arnold, S. M. Mellows, P, G. Sammes, T. W. Wallace. J. Chem, Soc. Perkin
Trans, I, 401 (1974); S. J. Arnold, P. G. Sammes, T, W. Wallace, J. Chem. Soc.
Perkin Trans. I, 409 (1974).
6.14. J. Wolinsky, R. B. Login; J. Org. Chem, 35, 3205 (1970).
Ы5. H. Gotfhardi, J? Huis gen, H 0. Bayer, J. Am. Chertt. Soc. 92, 4340 (1970).
6.16. R, J. McClure G. A. Sim, P. Coggon, А. T. McPhail. Chem. Commun., 128 (1970);
6.17. (a) R. A, Carboni, R. V, Lindsey, Jr., J. Am. Chem. Soc. 81, 4342 (1959),
(6) L. A. Carpino, J. Am. Chem. Soc. 84, 2196 (1962); 85,2144 (1963).
6.18. R. J, Crawl ord, G, L. Erickson, J. Am. Cherri. Soc. .89, 3907 (1967),
6.19. (a) T. J. Barton, £. Kline, J. Organometal. Chem, 42, C21 (1972).
(б) С. H. Clapp, F. Ji. Westhelmer, J. Am. Chem, S6c. 96, 6710 (1974).
6.20. Ь. Bichan, M. Winnik, Tetrahedron Lett., 3857 (1974).
6.21. (а) P. G. Gassman К. T. Mansfield, Org. Synth. V, 96 (1973).
(6) E. L. Allred, J. C. Hinshaw, 3. Am. Chem. Soc. 90, 6885 (1968).
(s) C. D. Smith, Org. Snyth. 51, 133 (1971).
(a) J. S. McKennis, L. Brener, J. S. Ward, R. Pettit, 3. Am. Chem. Soc, 93, 4957
(1971).
(3) W- G. Deuben, F. G. Filley, Tetrahedron Lett., 893 (1962).
(e) К. B. Wiberg, G. J. Burgmaier, P. Warner, 3. Am. Chem. Soc. 93, 246 (1971),
6.22. (a) D. J. Faulkner, M. R. Peterson, 3. Am. Chem. Soc. 95, 553 (1973).
(6) N-. A. Le Bel, X. D. Gjha, I. R. Menke,'R. /. Newland, J, Org. Chem. 37, 2896
(1972).
(e) G. BUchi 'H. Wuest J. Am. Chem. Soc. 96, 7573 (1974).
(г) C. A. Henrick, F. Schaub, J. B. Siddall, J. Am. Chem. Soc, 94, 5374 (1972),
(d) R. E. Ireland, R. H. Mueller, J; Am." Chem. So?. 94, 5897 (1972).
(о) E. J. Corey, R. B.. Mitra, H. Uda, 3. Am. Chem. Soc. 86, 485 (1964),
(ж) I. E. McMurry, L, C. Blaszczak, J. Org. Chem. 39, 2217 (1974).
(з) IP. Sucrow, Angew, Chem. InL Ed. Engl. 7, 629 (1968).
(u) О. P. Vig, K- L. Matta, I. Raj, J. Ind. Chem. Soc. 41, 752 (1964).
(к) F. Nagata, S. Hirai, T. Okumura, K. Kawata, J, Am. Chem. Soc. 90, 1650
(1968).
(л) И. C. House, J. Lublnkowskl, J. J. Good, 3. Org. Chem. 40, 86 (1975)'.
6.23. N. Shimizu, M. Ishikawa, K- ishikura, S. Nishida, J. Am. Chem. Soc. 96, 6456 (1974),
6.24. R. Shag, R. Hals gen, Chem. Commun., 60 (1975).
6.25. IP. L. How ad N. B. Loretta, Org. Synth, V, 25 (1973),
6,26. (a) L, F. Fieser, Org- Synth. V, 604 (1973).
(6) D. H. Miles, P. Loew, F. S. Johnson, A. F. Kluge, J. Meinwald, Tetrahedron ‘
Lett, 3019 (1972).
(e) J. P. Marino, T. Kcmeko, 3. Org. Chem. 39, 3715 (1974)’,
6.27, L. N. Mnnder, J. V, Turner, 3, Org, Chem. 37, 2915 (1972).
ГЛАЗА 7
7.T, (б) E. C. Taylor, F, Kienzle, R. L. Robey, A. McKHldp, 3. Am. Chefti, Soc. 92, 2175
(1970). " • , • .
(e) G. F. Hennion, S. F. de C. McLeese, J. Am. Chem. S<5c, 64, 2421 (1942), '
(e) A Koo, J. Am. Chem. Soc. 75, 1889 (1953).
(d) E. C. Taylor, F. Kienzle, R. L. Robey, А. МсКШор, J. D. Hunt, J, Дт. Chem,
Soc. 93, 4845 (1971).
(e) G. A. Ropp, E C. Coyner, Org. Synth. IV, 727 (1963) [СОП 4, 380 (1953)1.
7.2. G. R. Eiling, R. C. Hahn, G. Schwab, J. Am. Chem. Soc. 95,- 5659 (1973).
73. la) R, J. Sundberg, D. E. Blackburn, J. Org. Chem. 34, 2799 (1969),
(6) M. Rosenblum, 3. Am. Chem. Soc. 82, 3796 (I960).
7.4. H. A- Bruson H. L. Plant J, Org. Chem. 32. 3356 (1967),
7.5. C. F. Bernascoid, J. Am. them. Soc, 93,'6975 (1971).
7.6. R. Foster, C. A. Fyfe, J, Chem. Soc. B, 53 (1966).
7.7. J. C. Sheehan, G. D. Daves, Jr., J. Org. Chem. 30, 3247 (1965).
7.8. E. J. Corey, S. Barcza, G. Klotmann, 3. Am. Chem, Soc. 91, 4782 (I96b);.
7,9. E. C. Taylor, F. Kgenzle, R. L. Robey, A. McKillop, J. Am, Chem. Soc. 92, 2175
(1970). ’
7.10. P. B. D. de la Mare О. M. H. el Dusouqtii, J. G. Tillett, M. .Zellner, J. Chem. Soc
5306 (1964).
7.11. A. A. Khalaf, R. M; Roberts, J. Org. Chem. 36, 1040 (1971).
7.12. (a) I. H. Boyer, R. S. Buriks, Org. Synth. V, 1067 (1973).
(о) H. P. Schultz, Org. Synth, IV, 364 (1963); F. D. Gunstone, S H. Tucker ibid.,
p. 160 ГСОП 4, 203, 532 (1953)].
(в) b. H. Hey, M J. Perkins, Org. Synth. V, 51 (1973)
(e) K, Rorig, J. D, Johnston, R. W. Hamilton, T. J. Telinski, Org, Synth IV, 576
(1963),
438
(5) Л- G. Rutherford, TP. Redmond, Org. Snyth. V, 133 (1973).
(e) M. M. Robison, B. L. Robison, Org. Synth. IV, 947 (1963).
(ж) R. Adams, W. Reifschneider, A. Ferretli, Org. Synth. V, 107 '(1973).
7.1 3. (a) C. L. Perrln/G. A. Skinner, J. Am. Chem. Soc. 93, 3389 (1971). "
(б) Я. A. Rosii, J. F. Bonnett, J. Am. Chem. Soc. 94, 683 (1972).
(в) M. Jones, Jr., R. H. Levin, J. Am. Chem. Soc. 91, 6411 (1969).
7.15. (a) G H. Cleland, Org. Synth. 51, J (1971).
(6) G. Smolinsky, J. Am. Chem; Soc. 82, 4717 (1960).
(fl) J. T. Koo, Org. Synth. V, 550 (1973).
(г) A. В. Gallin, A. Kalir, Org; Synth. 48, 27 (1968).
7.16. (a) R. E. Ireland, C. A. Lipinski, C. J. Kowalski, J. TP. Tilley, P. A4. Walba, J. Am.
Chem. Soc. 96, 3333 (1974).
(6) J. J. Korst, J. P, Johnston, K. Butler, E. J, Bianco, L. H. Conover, R. B. Wood-
ward, J, Am, Chem, Soc. 90, 439 (1968) .
СЛАВА 8
8.1., i(6) E. Schmitz, P. Habisch, A. Stark,, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2, 548 (1963).
(ac) !?- Bresloiv, H.W. Chang, J. Am. Chem. Soc. 83, 2367 (1961).
(з) P. A. Bartlett, TP. S. Johnson, J. Am. Chem. Soc. 95, 7501 (1973).
8.3. IP. j. Baron, M. E. Hendrick, Л1. Jones, Jr. J. Am. Chem. Soc. 95, >6286 (1973).
8.4. C. p, Poulier, E. C. Friedrich, S. Winstein, J, Am. Chem. Soc. 91, 6892 (1969). 1
8.5. P. M. Lemal. E. H. Banitt, Tetrahedron Lett., 245 (1964).
8.6. (a) R. K- Hill P. A. Cullison, J. Am. Chem. Soc. 95, 2923 (1973).
(ft) R. Oda, X. Ito, M Okano, Tetrahedron Lett,, 7 (1964).
(a) R. A. Carboni, J. C. Kauer, J. E. Castle, H. E. Simmons, J. Am. Chem. Soc. 89,
2618 (1967).
(г) M. E. Peek, C. TP. Rees, R. C. Storr, J. Chem. Soc. Perkin Trans. I, 1260 (1974).
(d) K. Biemann, G. Biichi, В, H. Walker, J. Ain. Chem. Soc, 79, 5558 (1957).
(e) J. A. Marshall, J. L, Bellelire, Tetrahedron Lett., 871 (1971).
(ж) L. A. Paquette, R. TP. Houser, J. Am. Chem. Soc. 91, 3870 (1969).
(з) P. C. Richardson, M. E. Hendrick, M. Jones, Jr., J, Am. Chem. Soc. 93, 3790
(1971).
(u) J. C, Sheehan, U. Zoller, J. Org. Chem. 39, 3415 (1974).
(«) J. E, McMurry, A. P. Coppolino, J. Org, Chem. 38, 2821 (1973).
(ji) L. A. Paquette, R. H. Meisinger, R, E. Wingard, Jr., J. Am. Chem. Sac. 95, 2230
(1973).
8.7. P. O. Skell, R. R, Engel, J. Am. Chem. Soc. 88, 3749 (1966).
8.8. P. L, Barieli, G. Berti, B. Macchia, L. Monti, J. Chem. Soc. C, 1168 (1970). ;
8.9. H. O. House, G. A. Frank, J. Org. Chem. 3ft 2948 (1955).
8.10. TP. M. Jones, R. C. Joines, J. A. Myers, T. Mitsuhashi, К- E. Krajca, E, E. Waali,
T. L. Davis, A, V. Turner, J. Am. Chem. Soc. 95, 826 (1973); G. G; Vander Stouw,
A. R. Kraska, H. Schechter, j. Am. Chem. Soc. 94, 1655 (1972); P. Schissel,
M, E. Kent, D. J. McAdoo, E. Hedaya, J. Am. Chem, Soc. 92, 2147 (1970)• TP. J. Ba-
ron M. Jones', Jr., P, P, Gaspar, J. Am. Chem. Soc. 92, 4739 (1970); Ел Hedaya
M. E. Kent, J. Am. Chem. Soc. 93, 3283 (1971).
8.11. £>, M. Lemal К S'. Shim, Tetrahedron Lett., 3231 (1964).
8.12. G. Bachi, J. D, White, J. Am. Chem. Soc. 86, 2884 (1964).
8.13, (a) F. Fischer, D. E. Applequist, J. Org. Chem. 30, 2089 (1965),
(ft) B. Boyer, P. Pubreuil, G. Larnaty, 7. P. Rogue, P. Genesie, Tetrahedron Lett.,
2919 (1974).
(e) 5. Winstein, J. Sonnenberg, J. Am. Chem. Soc. 83, 3235 (1973).
(г) В. M. Trost, R. №. Cory, P. H. Scudder H. B. Acuboid J. Am. Chem. Soc 95,
7813 (1973),
8.14. (a) E. J. Corey, J: F. Arnett, G. fl. Widlger, J. Am. Chem. Soc. 97, 430 (1975)
6) W. H, Staas, L. A. Spurlock, J. Org. Chem. 39, 3822 (1974).
(a) P. G. Gassman, T. j. Atkins, J. Am. Chem. Soc. 94, 7748 (1972).
(e) J. A. Marshall, J. A. Ruth, J. Org. Chem. 39, 1971 (1974),
(ft) К- P. Pastar, J. Am. Chem. Soc. 96, 2605 (1974).
8.15. I. Hoffman, Org. Synth. V, 818 (1973).
8.16. (a) E. Ciganpk, J. Am. Chem. Soc. 93, 2207 (1971).
(6) A4. Miyashita, A. Yoshikoshi, J. Am. Chem. Soc, 96, 1917 (1974),
(a) H. J. Leonard, J. C. Coll, J, Am. Chem. Soc. 92, 6685 (1970).
(г) С. P. Gutsche, H. R. Zandsira, J. Org. Chem.; 39, 324 (1974),
(d) U. Bieihan, U. v. Gizycki, H. Musso, Tetrahedron Lett., 1477 (1965).
(e) A. C. Cope, A. S. Mehta, j. Am. Chem. Soc. 86, 1268 (1964).
(ж) E. J. Corey, Z. Arnold, J. Hutton, Tetrahedron Lett, 307 (1970).
(3) E. J. Corey, M. Ohno, R. B. Mitra, P. A. Valakencherry, J, Ath, Chem, Soc 86,
478 (1964).
(u) M. Ohno, H. Mar use, J. Terasawa, Org. Snyth. V, 266 (1973),
(к В. M Jacobson, J. Am. Chem. Soc. 95, 2579 (1971).
8,17. E, IP, Warnhoff, С, A4, Wong, W. T, Tai, J. Am, Chem. Soc, 90, 514 (1968).
439
ГЛАЗА 9
9.1. (а) F. Т. Smith, G £. McLeod Org. Synth. IV, 345 (1963) (СОП, 4, 172 (1953).
(6) L. F. Fieser, J. Szmuszkovicz, J. Am. Chem. Soc. 70, 3352 (1948).
(a) F. Freeman, K. F! Arledge, J. Org. Chem. 37, 2656 (1972).
(г) £. J. Corey, R. S. Glass, J. Am. Chem. Soc. 89, 2600 (1967).
(d) J. K. Crandall, L. C. Crawley, Org. Synth. 53, 17 (1973).
(e) T. Uematsu, R. J. Suhadotnik, J. Org. Chem. 33; 726 (1968).
9.2. C. S. Foote, R. IV. benny, J. Am, Chem. Soc. 93, 5162 (1971).
9.3. 5* Rickborn, S.-Y. Lwo, J. Org, Chem. 30, 2212 (1965).
9.4. (a) J. /. Platlner R. D, Gless,.H, Rapoport, J: Am. Chem. Soc. 94,’8613 (1972).
(6) R. N. JAirrlngton, K. J Schmalzl, J. Org, Chem. 37, 2877 (1972).
(в) T. G. Clarke, N. A. Hampson, L. B. Lee, J. R. Morley, B, Scanlon, Tetrahedron
Lett, 5685 (1968).
(г) К. B. S harp less, R. F. Lauer, J Org. Chem. 39, 429 (1974); J. Am. Chem, Soc.
95, 2697 (1973),
(<?) J. F. Burnham F. p. Duncan, E. J, Eisenbraun, G. F. Keen, M. C. Hamming,
J. Org. Chem. 39, 1416 (1974).
9.5. (a) A. McKillop, J. D. Hunt, F. Kienzle. E, Bigham, E. C, Taylor, J. Am. Chem.
Soc. 95, 3635 (1973).
(6) A. Me Kiltop, В. P. Swann, E, C. Taylor, J. Am. Chem. Soc. 95, 3340 (1973).
(в) л E. Byrd, J. Halpern, J. Am. Chem. Soe. 95, 2586 (1973).
9 6. (a) H. C. Brown, J. H. Kawakami, S. Jkegami, J. Am. Chem. Soc. 92, 6914 (1970).
(6) T. Sakan, K. Abe, Tetrahedron Lett, 2471 (1968).
(о) K. J. Clark, G. 1, Fray, R. H. Iaeger, R. Robinson, Tetrahedron 6, 217 (1959).
(г) C. S. Foote, Лес. Chem Res. 1, 104 (1968).
(t?) S. Moon, H. Bohm, J. Org. Chem 37, 4338 (1972).
(e) F. 6. Dmitw, D. A. Cox, J. Am. Chem. Soe. 85, 2130 (1963).
9.7. (a) R. B. Miller, R. u. Nash, J. Org. Chem. 38, 4424 (1973).
(6) R, Grewe, /. Hinrichs, Chem, Ber. 97, 443 (1964).
(в) F, Nagata, S_ Hirai, K. Kainata, T. Okumura, J. Am. Chem. Soc. 89, 5046
(a) I?. G'. Dauben, M. Lorber, £>. S. Fullerton, J, Org. Chem. 34, 3587 (1969). 1
(t?) E. E. van Tamelen, M. Shamma, A. F. Burgstahler, J. Wolinsky, R. Tamm
P. E. Aldrich, .1. Am. Chem. Soc, 80, 5006 (1958). /
9.8. E. L Eb'el. s. H Schroeler, T. J. Brttt, F. Л Biros, J.-C. Richer, J. Am, Chem. Soc.
88, 3327 (1966).
9.9. («) F. G. Bardwell, А. С. Knipe, J. Ami Chem. Soc. 93, 3416 (1971). v
(б) C. 5. Foote, S. Mazur..P. .4. Burns, b. Lerdal, J.'Am, Chem. Soc. 95, 586 (1973).
(о) Л p. Marino, K. E.Pfi'tzner, R. A. Olof son, Tetrahedron 27, 4181 (1971).
(a) H. Hart, L. R. Lerner, 3. Org. Chem. 32, 2669 (1967).
(5) F. H. bennis, Jr., L. A. Hull, В- H. Rosenblatt, J. Org Chem. 32, 3783 (1967),'
9.10. E. J. Corey, N. F. Gilman, B. F. Ganem, J Am. Chem. Soc. 90, 5616 (1968).
9 IE F. S. Trahandvsky, J R. Gilmore, P. C. Heaton, J. Org. Chem. 38, <u0 (1973).
9.12. (fl) Z A. Marshall, R. A. Ruden, J. Org. Chem. 36. 594 (1971).
(£)' J. A. Marshall, G. M. Cohen, J. Org. Chem. 36, 877, (19711.
(S) A. C. Cope, ‘S. Moon, С. H. Park, J. Am. Chem. Soc. IM, 4843 (1962).
(?) £. A. Paquette, J. H. Barrett, Org. Synth, V, 467 (1973).
{d} J. V. Pauksielis, B. F. Macharia, J. Org. Chem. 38, 646 (1973).
943. (rtj F. S'. Johnson, T. Li, C. A. Harbert, F. R. Bartlett, T, R. Herrin, B. Siaskun,
D. H. Rich, J Am. Chem, Soc. 92, 4461 (1970); F. 3. Johnson, M. F. Setnmel-
kack, M, H. S. Sultanbawa, L. A. uoiak. J. Ain Chem. Soc. 90, 2994 (1968)).
(P) E. J. Coreq, J. A. Katzenellenbogen, N. F. Gilman, S’. A. Roman, B. F. Erick-
son, J Am. Chem. Soc. 99, 56)8 (1968).
(a) D. 'Taub, R. D. Hoffsummer, С. H. Kuo, H. L. Slates, Z. S. Zelawski, N, L. Wend-
ler, Chem. Common., 1258 (J970).
(г) /. F. BagU, T. Bogri, R. Deghenghi, Tetrahedron Lett, 465 (1966).
(d) D. Taub, R. D, Joffsommer, С. H. Kuo, H. L. Slates, Z. S Zewlawski
N. L. Wendler, Chem. Commun, 1258 (1970). , '
(?) D P Strike, H. Smith, Tetrahedron Lett , 4393 (1970).
(ж) E. J. Corey, N. H. Andersen, R. M. Carlson, J. Paust, E. Vedeis, I Viattas
R. E. K. Winter, J. Am Chem. Soc. 90, 3245 (1968).
9.14. L. M. Stephenson, D. E. McClure, p. Sysak, J Am. Chem. Soc. 95, 7888 (1973),
9.15. N. M. Hasty, D. R. Kearns, J. Am. Chem. Soc 95, 3380 (1973).
9.16. К. B. Sharpless. R. F. Lauer, А У. Teranishi, J Am Chem, Soc. 95, 6137 (1973)
9.17. D. P. Higley, R. F. Murray. J. Am. Chem. Soc 96, 3330 (1974).
9.18. R. Criegee, P. Gunther. Chem. Ber. 96, 1564 (1963).
9.19. A. P, Schaap, G. R. Paler, J. Am. Chem. Soc. 95. 3,381 (1973).
9.20. J. £> Albright, L. Goldman. J. Am. Chem Soc. 89. 2416 (1967).
9.21. A. 7. Ffiitworth, R. Ayoub, Y. Rousseau. S. Fltszdr, J Am. Chem Soc 91 7128
(1969).
9,22. F. P, Keaveney, M. G. Berger, P. J. Pappas^J Org, Chem. 32, 1537 (J967).
440
9.23. A- Gollnick, G. Schade, Tetrahedron Lett, 2335 (1966).
9.24. IT. V. McConnell, IF. H. Moore, J. Org. Chem. 28, 822 (1963).
9.25. E. E. Royals, J. C. Leffingwell, J. Org. Chem. 31, 1937 (1966).
9.26. M. Doyle,. R. A Swedo, J. Rocek, J. Am. Chem. Soc. 95, 8352 (1973).
ГЛАВА 10
10.1. (a) D M. Simonovic A. S. Rao, S. C. Bhaitac'naryya, Tetrahedron 19, 1061 (1963),
(6) R. E. Ireland. L, N. Mander, J. Org. Chem. 32, 689 (1967).
(a) G, BUcki, IF. D. MacLeod, Jr., J. Padilla O., J. Am. them, Soc. 86, 4438
(1964). 1
(г) P. Doyle, I 7? Maclean, W. Parker, R: A. Raphael, Proc. Chem. Soc., 239
(1963),
(d) J. C. Sheehan, R. R. Henery-Logan, J. Am. Chem. Soc. 84, 2983 (1962).
(e) E. J. Corey M. Ohno, R, B. Mitra P. A. Vatakencherry, J. Am. Chem. Soc. 86,
(478 (1964).
10.2. (a) A. B. Smith, III, W. C. Agosia, J. Am. Chem, Soc. 95, 3289 (1974).
(6) I?. S. Cooke, U. H. Andrews, J. Am. Chem. Soc. 96, 2974 (1974).
i (a) L. A. Hulshof. H. Wynberg, J. Am. Chem. Soc. 96, 2191 (1974).
(г) J. P. Marino, T. Raneko, J. Org. Chem. 39, 3175 (1974).
10.3. (a) 7. Hylton, V. Boekelhetde, J. Am. Chem. Soc. 90, 6987 (1968).
(б) B, IF. Erickson, Org. Synth. 53, 189 (1973).
(в) H. Paulsen, V. Sinnweil, P. Stadler, Ahgew. Chem. Int. Ed. Engl. 11, 149
(1972).
(г) S. Torii, R. Uneyama, M. Isihara, J. Org. Chem. 39, 3645 (1974).
(d) R. Noyari S. Makino T. Okiia У. Hayakawa J. Org. Chem. 40, 806 (1975).
10.4. '(a) R. B. Miller, E. S. Behare. J. Am. Chem. Soc. 96, 8102 (1974).
(6) S. Iwaki S, Marumo, T. Saito, M. Yamada, R. Ratagiri, J. Am. Chem. Soc. 96,
7842 (1974).
(e) G. Biichi, IF. Hofheinz, U. V. Paukstells J. Am, Chem. Soc. 91, 6473 (1969).
(г) M. Brown, J. Org. Chem, 33, 162 (1968).
10.5. A Eschenmoser, D. Felix, G. Ohloff, Helv. Chim. Acta, 50, 708 (1967).
10.6. (a) J. M. Harless, S. A. Monti, J. Am. Chem. Soc. 96, 4714 (1974).
(6) P. E. Eaton, G. H. Temme, III, J. Am. Chem. Soc. 95, 7508 (1973).
(e) D. M. Lemal, J. P. Lokensgard, J. Am. Chem. Soc. 88, 5934 (1966).
(г) IF. von E. Doering, В. M. Ferrier, E. T. fossel, J. H. Hartenstein, M. Tones,
Jr., G. Rlumpp R. 7И. Rubin, M. Saunders, Tetrahedron 23, 3943 (1967).
(д) E. Voget, IF. Rlug, A Breuer, Org. Snyth; 54, 11 (1974).
(e) L. A. Paquette, J. S. Ward, J. Org. Chem. 37, 3569 (1972).
10.7. (a) J. A. Marshall, A E Greene, J. Org. Chem. 36, 2035 (1971).
(б) P. S. Wharton, C. E. Sundin, D. IF. Johnson, H. C. Rluender J, Org. Chem.
37, 34 (1972).
(в) F. J. Corey, B, IF. Erickson, R, Noyori J. Am. Chem. Soc. 93, 1724^,(1971).
(й) R. E Ireland, J A. Marshall, J. Org. Chem. 27, 1615 (1962).
’ (d) W. S. Johnson, I. -r Brocksom, P. Loew, D. H. Rich, L. Werthemann,
R. A. Arnold, T. Li, D J. Faulkner, J. Ara. Chem. Soc. 92, 4463 (1970).
(a) L. Birladeanu, T. Hanafusa, S, IFinstein, J. Am. Chem. Soc. 88, 2315 (1966);
T. Hanafusa, L. Birladeanu, S. Winstein, J. Am. Chem. Soc. 87, 3510 (1965).
108. (a) E. H. White, F. McCapra, G. F. Field, J. Am. Chem. Soc, 85, 337 (1963).
(6) E. J. Corey, S Nozoe, J. Am. Chem. Soc. 85, 3527 (1963).
(a) R. Howe, F. J. McQuillin, J. Chern. Soc., 2423 (1955).
(г) J. R. Dyer, IF. E. McGonigal, R. C. Rice, J. Am. Chem. Soc. 87, 654 (1965).
10.9. (a) Z. G. Hafos, D. R. Parrish, J. Org. Chem. 39, 1615 (1974).
SL. Hub, H. S. Masher, J. Org. Chem. 35, 3691 (1970).
S. Musierowicz, A. Wroblewski, H. Krawczyk, Tetrahedron Lett. 437 (1975).
10.10. (a) S.fihki, T. Nagasaka, Chem. Pharm. Bull. 19, 545 (1967).
(6) A. Guyer, A. Bieler, E, Pedrazzetti, Helv. Chim. Acta 39, 423 (1956).
(a) S. F. Thames, H C. Odom, Jr., J. HeterocycL Chem, 3, 490 (1966).
(a) H. C. Beyerman, G. J. Heiszwolf, Red. Trav, Chim. Pays-Bas 84, 203 (1965).
(5) S. IF. Pelletier. R. L. Chappell, S. Prabhakar, J. Am. Chem. Soc. 9,0, 2889
(1968); S. IF. Pelletier. S. Prahhakar, J. Am. Chem. Soc. 90, 53)8 (1968).
(a), P. Doyle, 7. R. MacLean, IF. Parker, R. A. Raphael, Proc. Chem Soc ’ 239
(1963). \
(як) M. Rato, H Rosttgl, A. Yoshikoshl, Chem Commun. 185 (1970)
10.11. A. I. Meyers, E. IF Collington, J. Am. Chem. Soc. 92, 6676 (1970).
10,12. (я) I Fleming, Selected Organic Syntheses, Wiley, London, 1973, p. 3—6‘
. J E. McMurry, J Melton, J. Am. Chem. Soc. 93 5309 (1971) '
(5) R M. Coates, J. E. Shaiw, J. Дт. Chem. Soc. 92, 5657 (1970L
(a) IF. S Johnson, T. J. Brocksom, p. Loew, D. H. Rich, I,. Werthemann
R. A. Arnold, T. Li, D. J. Faulkner, J. Am. Chem. Soc. 92, 4463 (1970)'
E. E. van Tamelen, J. P. McCormick. J. Am. Chem Soc. 92, 737 (1970); 5 Ta-
naka, H. Yamamoto, H. Nozaki, R. B. Sharpless, R. C. Michaelson J.D. Cut-
441
ting, J. Am. Chem.. Soc. 96, 5254 (1974)'; K. Imai, S. Marurno, K. Mori, J. Am.
Chem. Soc. 96, 5925 (1974); D. J. Faulkner, M. R. Petersen, J. Am. Chem. Soc,
95, 553 (197-3); Z A. Findlay, IF. D. MacKay, Chem. Commun., 733 (1969);
H. Schulz, I. Sprung, Angew. Chem. Int Ed. Engl. 8, 271 (1959); A'. Morl,
B. Stalla-Boiirdillori, M. Ohki, M. Matsui, IF. S. Bowers, Tetrahedron 25, 1667
(1969); IF. S. Johnson, T. Li D. I. Faulkner, S. F. Campbell, J. Am. Chem.
Soc. 90, 6225 (1968); R, Zurffuh, E. N. Wall, J. B. Siddall, A. Edwards, J. Am.
Chem. Soc. 90, 6224 (1968); E. I. Corey, J. A. Katzenellenbogen, N. IF. Gilman,
S, A. Roman, B. IF. Erickson,-J. Am. Chem. Soc. 90, 5618 (1968); E. J. Corey,
H. Yamamoto, D. K- Herron, K. Achiwa, J. Am. Cfietn. Soc. 92, 6635 (1970);
К. H. Dahm, В. M. Trost, H, Roller, J. Am. Chem. Soc, 89, 5292 (1967);
P. Loew, (F. S. Johnson, J, Am. Cheni. Soc. 93, 3765- (1971).
(г) J. H. Babler, D. 0. Olsen, IF. II. Arnold, J. Org. Chem. 39, 1656 (1974);
R. J. Crawford, IF. F. Erman, C. D. Broaddus, J. Am. Chem. Soc. 94, 4298
(_1972).
(<?) E. J. Corey IR. D. Balanson, J.,Am, Chem. Soc. 96, 6516 (1974).
(e) J, L. Herrmann, M. H. Berger, R. H. Schlessinger, J. Am. Chem. Soc. 95, 7923
(1973).
(ж) R. F. Romanet R. H. Schlessinger J. Am. Chem. Soc. 96, 3701 (1974);
Я. A. LeMahieti, M. Carson, R. IF, Kierstead, J. Org. Chem. 33, 3660 (1968);
G. Buehl, D. Minster, J. C. F. Young, J. Am. Chem. Soc, 93, 4319 (1971).
(з) E. J. Corey, M. Ohno, R. B. ' Mitra, P; A. Vatakencherry, J. Am. Chem.. Soc,
86, 478 (1964). • •
10.13. (a) H. M. Walborsky, T. Sugita, M. Ohno, T. Inouye, J. Am. Chem. Soc. 82, 5255
(1960).
(6) ti. M. Walborsky, L. Barash, T. C. Davis, J. Org. Chem. 26, 4778 (1961);
Tetrahedron 19, 2333 (1963).
(e) IF. S. Johnson C. A. Harbert R. D. Stipanovic, J. Am, Chem, Soc. 90, 5279
(1968).
(г) Al. Mousseron, M. Motlsseron, J. Neyrolles, У. Beziat, Bull. Soc Chim. Fr.,
1483 (1963); У, Beziat, M. Mousseron-Canet, Bull, Soc, Chim, Fr., 1187 (1968),
ГЛАВА 11
11.4. В. W. Erickson, Я. B, Merrifield. J. Am. Chem. Soc. 95, 3757 (1973).
1L8. (a) P. Sieber, 8. Iselin. Helv. Chim. Acta 51, 614 (1968).
(б) M. Smith, D. H. Rammler, I. H. Goldberg, H. G. Khorana, J. Am Chem. Soc,
84,430 (1962).
SI P. G. Pietta P. Cavallo G. R. Marshall, J, Org. Chem. 36, 3966 (1971).
S. Wang R, ’B. Merrifield, J. Am. Chem. Soc. 91, 6488 (1969); S.-S. Wang,
J. Am. Chem. Soc. 95, 1328 (1973).
11,11. B. F. Gisin, R. B. Mbrrifield, J. Am. Chem. Soc. 94, 3102 (1972).
11.13. S. A. Narang, O. S. Bhanot, I. Goodchild, R. H. Wightman, S. K. Dheer, J. Am.
Chem. Soc. 94, 6183 (1972).
11.14. E. OhtsUka, M Ubasatna, M. Ikehara, J. Am. Chem. S'oc. 92, 5507 (1970).
11.15. J. D. Glass, I. L. Schwartz, R. Walter, J. Am. Chem. Soc. 94, 6209 (i972).
11.16. H. A. Hall, Jr., M. J. Steuk, J. Polym. Sci. Polym. Chem. Ed. 1J, 1035 (1973);
H. K- Hall, Jr,, L. J, Carr, R. Rellman, F. De Blauwe, j, Am. Chem. Soc. 96, 7265 —
(1974). ।
11.17. (a) T. Saegusa, У. Kiniura, K. Sanp, S. Kobayashi, Macromolecules 7, 546 (1974),
(6) P. M. Hergenrother, Macromolecules, 7, 575 (1974).
(e) K. Teranishi, M, Hda, T, Araki, S. Yamashita, FL Tani, Macromolecules 7, 421
(1974).
(г) J. K- Stille, G. K. Koren, Macromolecules 5, 49 (1972).
11,18. A. E, Pfitzner, J, G. Moffatt, j, Aiji. Chem, Soc. 87, 5661 (1965).
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Систематические названия соединений даны в инвертированной форме по типу,
применяемому в указателях Chemical Abstracts
Адамантанол-2
2 -трет~бутил* 161
Адама нт а нон-2 161
адЭмантиииден- 354
Аденин 420, 421
Аденозин 425
Адипиновая кислота, диэтиловый ди-
эфир 50, 70
Адренокортикотропин 4J9
Азиридин, 2,3-диметил- 208
Азометин-илиды 191
Азометины 25
Акриловая кислота
а-метил-, эфир 404. 409
нитрил 29, 404, 407, 409
ct-хлор-, нитрил 367
эфиры 373
метиловый 29, 190, 193, 221
этиловый 193
Акролеин 30161, 190
а-бром* 222
Активирующие группы 416—418
Алкены, получение, через илиды 55—59
Алкилирование
борпроизводных 101—103
енолятов 15 с,
по С-атому 15 мл., 21 сл.
по О-атому 21 сл., 356, 365, 415, 416,
428
Фриделя — Крафтса 232—234
Аллен 104, 105
Аллилбромид 168
1,1-диметил- 105
1-фенил- 105
Аллил-катион
Аллиллитий 151
Аллиловый спирт 78
Аллнлхлорид 155
Аллильная перегруппировка 167
л-Алл ильные комплексы.
Альдегиды, получение
из карбоксипроизводных 121, 122
—* нитросоединений 25
— олефинов 316, 327, 328
444
Альдегиды, получение
— спиртов 308—311, 313
конденсацией 38 с л.
через бор производные 101
— имиды 58
— магний производные 156, 157
— эпоксиды 62, 63
Альдолн 38 сл.
Альдольная конденсация 38 сл.
А люм и ни й ор га ни ческ ие соединения 176
Алюмогндриды 109, 110, 119 сл., 320,
321, 363
Амиды, получение, оксимеркурированием
85
Амины, получение
\ из амидов 120, 288, 289
— карбонильных соединений 123
— спиртов 362
через борпроизводные 98, 99
— магннйпронвводные 158
Анизол 138
4-иод-2-метокси- 231
2-метокси- 231
З-нитро-5-цнано- 246
2,4,6- три литр о- 260
Анилин 241, 244
N-ацетил- 237
2-бром- 244, 245
2-бром-4-метил- 244
3,5-ди-трет-бутил- 289
Ь!,Ь!-диметил- 229, 239
2,6-ди нитро- 244
2-метил- 245
4-нитро- 245
2,6-дипитро- 244
2-хлор- 244
Анионная полимеризация 407, 408
Антрацен 189, 249, 254, 255
9,10-дифенил-, пероксид 339
Арилдиазоиия соли 241—245, 252
Аромандрен 397
Арндта-Эйстерта метод 281
Асимметрические синтезы 370 сл.
Атактические полимеры 408
Ацетальдегид 70
а-фецил- 164
Ацетилацетон см. Пентандион-2,4
Ацетилен 306, 150
дифенил- 227
дицнано- 189, 191
Ацетилендикарбоновая кислота, димети-
ловый диэфир 189, 190, 194, 224
Ацетильная защита 359, 422, 428
трифтор- 363, 413
трихлор- 363
Ацетон
восстановление 133, 135
енолят 253
конденсации 39, 40, 48, 52
рК 10
Ацетон (производные)
,1-бром- 103
1-нитро- 10
1-фенил- 34, 45, 252, 253
1-циклопропил- 201
Ацетоуксусная кислота
эфир метиловый 18
— Этиловый 9—И, 15, 47, 51
Ацетоуксусный эфир см. Ацетоуксусная
Кислота, этиловый эфир
Ацетофенон 198
галогенирование 93
восстановление 146
конденсации 48, 63
окисление 335
синтез! 106
Ацетофенон (производные)'
а-бром- 103
4-нод- 171
4-диметиламинс- 246
а,а-дифенил- 22
а-фенил- 331, 332
4-фтор- 246
4-циано- 146
Ацилирование
по С-атому 49 сл.
по N-атому 414, 415, 428
по О-атому 358—360, 422, 426—428
Фриделя — Крафтса 232, 235—237
Ацилоиновая конденсация 135
Байера-Виллигера окисление 333, 334
Бекмана перегруппировка 285, 286
Белки 413 сл.
Бензальдегид
конденсации 40, 44, 47, 56, 60, 63, 66,
70, 161
металлирование 261
циклоприсоединение 201
Бензальдегид (производные)
Бензальдегид (производные)
3-гидр окси- 244
4-гйдрокси-З-метокси- 136
4-диметиламино- 47, 56
2-метил- 223
4-мети> 239 :
3-нитро- 47
4-нитро- 60
2,4,6-триметил- 239
3-хлор- 66, 244
Бензидин 245
3,3‘Диметил- 244
Бензил- 227
Бензиллитий 155
Бенз или ат.рий [53
Бензилоксикарбонильная защита 76, 361,
414, 419
2,4-дихлор- 351
Бензильная защита 358
Бензин см. Дегидрсбензол
Бензоильная защита; 359, 422, 428
Бензоин 332
дезокси- 331, 332
Бензойная кислота 229, 251, 261
2-амино- 248, 250
3-амицо-2,4,6-трибром- 244
3,5-ди-трет-бутил- 289
2-иод-, эфир 171, 251
2,4,6-трибром- 244
2-хлор- 342
этиловый эфир 50
Бензол
алкилирование 232, 234, 238
ацилирование 235, 236
галогенирование 230
металлирование 240
реакции Дильса — Альдера 191
— с диазосоединениями 275, 276
хлорметилирование 237
Бензол (производные)
амино- см. Анилин
бром- 236, 250, 253, 254
Ьбром-2-иод- 244
1-бром-2-нитро- 171
1-бром-4-нитро- 246
1-бром-З-трихлорметил- 132
1-бром-2-фтор- 245, 249, 250
1-бром-2-хлор- 244
1-бром-4-циано- 169
трет-бутокси- 250
гскеафеннл- 227
гидрокси- см. Фенол
1,3-дибугил- 170
днлитнй- 151, 154
диметил- см. Ксилолы
1,4-ди нитро- 245
1,3-динитро-4-хлор- 246
1,3-динитро-5-циано- 246
445
Бензол (производные)
1,3-дихлор- 170
изопропил- ем. Кумол
изоциаио- 261
иод- 167
1-иод-3,5-Дйтрифторметил- 171
1-иод-4-нитро- 246
1 -иод-2,3Дб-тетраметил- 231
магнийбромид- 149, 150
метил- см. Толуол
1-метил-4-(пропил-2) - см. «-Цимол
метокси- см. Анизол
натрий- 153, 154
нитро- 232
1-нитро-4-фтор- 246
I-нитро-2- хлор- 171, 246
l-Hinpo-4-хлор- 246
,пропил-2- см. Кумол
1,2,4,5-тстраметИл- 261
2,4,6-трибром- 244
трнметил- см. Мезитиле и.
1,3,5-тринитро- 260
трифторметил- 132
фтор- 231
1-фтор-2-хлор- 231
1 -фтор-3-хлор- 231
хлор- 134, 154, 238, 247
Бензофенон 40, 56, 67, 70, 198, 201
гидразон 136
2-метил- 182
Бензохинон 189, 314
Бифенил 251—253
2-амино- 245
4-бром- 253
4,4'-диам1шо- см. Бензйдин
3,3'-диметил- 244
4,4'-диметил- 170
2,2'-двнитро- 171
4,4'-Дифтор- 245
4,4'-диди а но- 169
2-иод- 171
3-нитрО- 253
2-ннтро-3',5'-днтрифторметйл- 171
октафенил- 222
трифторметил- 253
4-хлор- 253
Би фен илен 259
Б и цикл о бута и, триметил- 182
Бицикло[3.1.0]гексе[1-2 81
Бицикло [2.2.1] гепта диенрн-7 208, 209
Бидикло [2.2.1] гептанон-2 1^4, 125
1,7,7-три мети л- 125
Бицикло[2.2Л]гептен-2 оп-7 209
Бицикло [2.2.2] октец-2 372
Бицикло[2.1.0]пентен-2 221
Блок-полимеризация 404, 412
Борабицикло[3.3.1]цоцан 96, 101
446
Борогидриды 94 ел., 108, 109, 116, 119,
122 ел., 242, 320, 321, 363, 372 сл.
Борорганические соединения 176
Брадикинин 419
Буво-Блана восстановление 134
а-Бурбон.ен 398
Бутадиен-1,2, 1-фенил- 117
Бу та ди ей-1,3
галогенирование 90
полимеризация 407, 452
циклоприсоединение 186, 188, 190
Бутадиец-1,3 (производные)
2-трат-бутил- 188
2,3-ди-трет-бутил- 188
2,3-диметил- 188, 190
1,4-дифецил- 169
2-метйл см. Изопрен
2-мётил-3-метокси- 203, 225
1-фенил- 117
Бутан
1 -бром-154
1,2-днбрОм-2,3-диметил- 260
2,3-дибром-2,3-диметйл- 260
литий- 152, 154
2-метил- 280
натрий- 153
Бутаналь 45, 46, 48, 70
2-фенил- 361
Бутандиол-2,3, 2,3-диметил- 291
Б у та и дион-1,3, 1-фенил 10
Бутандион-2,3 198, 223, 329
Бутановая кислота, 3-метил- см. Изова-
лериановая кислота
Бута нол-1
3,3-диметил- 85
4-фенил- 234
Бутанол-2 98
1 -бром-2,3,3-тринетил- 89
3,3-диметил- 85
Бутанои-2 34, 44, 47
3,3-диметил- 291, 338
4-диметнламИнО? 42
3-метил- 28, 40
1 -фенил- 11
4-циклбпецтил- 101
Бутен-1
галогенирование 86, 108
гидроборирование 95
оксимсркурированне 84
Бутен-I (производные)
2,3-диметил- 101, 273, 323, 372
3,3-диметил- 80, 83, 85, 406
1,2-дихлор- 108
3-магнийбррмид- 162
4-магнийбромид- 162
2-метил- 55, '96, 266, 372
2,3,3-триметйл- 89
1-фецил-3-хлор- 117.
генироваяие 86
оборирование 372
1огалогеинрование 80, 81
тонизация 303
шеркурирозавде 83, 84
(ц.чл с ди азо со един ели я ми 273
2 (производные)
-диметцл- 87, 341
сиийОромид- 162
-2-аль 224
,-1-оя-З 399
цроборировавне 101
1нденсации 34, 41, 42
<клоприсоединение 70, 100
«виниловый эфир 103
Бутильная защита 358; 415, 416
ш-1 108
m 2, гексафтор- 189, 191
Бутокси карбо пильная защита 415,
419, 431
ri ери ивовая кислота, эфир 50
лилпролин 452
льсмейера-Хаака реакция 238
щнлацетат 404, 409
шиллитнй 15[
«шлметиловый эфир 366
а ни,тмети л сульфон 189
ннилхлорид 404, 409
инмэтилевый эфир 357
гитами# В12 392
1иттига реакция 54 с л,
внедрения реакции 255—257
йольфа-Кижнера реакция 137
1 альфа перегруппировка 281, 282
Восстановление
злюмогядридами 109, 110, J19 сл,,
320, 321, 363
борогидридами 94 сл,, 108, 109, 116,
119, 122 сл., 242, 320, 321, 363,
372- СЛ.
водородом 72 ел., 107
карбонильных соединений 119 сл.
растворяющимися металлами 133 сл.
Вюрца реакция 154
Галогенирование
алкинов 108
ароматических соединений 230—232 ••
кетонов 92, 93
олефинов 79 с л, 86 сл., 268
Гало гена ров а водные, получение г
из алкенов 164
— алкинов 108
—। ароматических соединений 230—
232
Галоген производные, Получение'
из Карбоновых кислот 330
— олефинов79 сл., 86 сл., Ю4,105,266
через борцуоизводные 99
— диазосоединения 242, 243
— магнии разводные 164
' Гексадиеа-1,3, 5,5-диметол- 187
Гсксадисн-1,5 206
Гексадиен-2,4 186, 209
2,5-диметил- 3S3
Гексаналь 164
4-метил- 101
2-дтил- 164
Гексановая кислота см. Капроновая кис*
лота
Гексанол-1 96
Гекса нол-2 85, 96
Гексанон-Й 106 -
4-метил- 101
Гексен-l f
галогенирование 106, 116, 118
гидратация 106
гидрирование 115
гидроборирование 96
оксимеркууированне 85
Гексен; 2 115
Гексен-3 106, 372
2,2,5,5-тетра метил- 88
3-циано- по
Гексин-1 106, 108,
Гексик-3 106, ПО
Гельмквтоспораль 399 г
Гептадиен-2,5 223
Гептан 276
Гептаналь 310
Гептанол-1 310
Гептанол-4, 4-(бутил-2) 3,5-дкмеГйЛ- 100
Гептанон-2 133 ,
Гевтафульвален 304
Гептен 193
Гидразидная защита 418
Гидратация 82, 83
Гидрирование 72 сл., 107
гомогенное 77
Гидроборирование 94 сл., 108, 109, 116,
119 сл., 242, 320, 321, 363, 372 сл.
Гидрогалогеннровапне 79—82, 104
Гидрогенолиз 74
Гидроксиметилеипродзводные 53
Гильберта-Джонсона метод 423
Гистидин 432
Гляпернп 413
Глутаровая кислота, 2,3'дифенилэфир
34
Гофман а перегруппировка 288
Грниьяра реактивы 149 сл., 170, 371, 467
Гуанин 426, 421
Гуанозин 425 }
Дарзана реакция 62
ДДТ 238
Дегидробензол 247—250, 261
Дезокси бенЗоин 331, 332
Дезоксирибоза 420
Декалин 342
Декалиндиол-2,3, 2,3-диметил- 319
Дека лнн ди о л-9,10 329
Декадой 13, 303, 304, 332
Декан, 1-иод- 128
Дж овса реактив 309
Диазипины 268, 269
Дназб^етан 267, 275, 276, 365
Диазосоединения 103, 267—269, 271,
273—275
Диазоуксусная кислота, эфир 103
Диенофилы 189
'Диимнд 78
'Дикмана конденсация 51
Дильса-Альдера реакция 186 сл., 373,374
Диметилмагний 161
Диметилоксосуль'фония мети ляд 59—61
Ди метил сульфоксид-53
Диметилсульфон 54
Диметилсульфоння мети л ид 59—61
Диметилформамцд 19, 20
Диоксетааы 338
1,3-ДиЬксоланы 363, 364
Диполяр офилы 191
Диспалур 397
1,3-Дитианы 366
Ди фенил фосфор и л азид 418
Днциклогексилкарбодиимид 359, 417,
419, 426
Дицикл огекснлкет он 100
ДНК 420, 421
Енамины 2б сл.
Еноляты 9 сл., 49 ед.
Железоорганические соединения 174—
176
«Живучесть» полимеров 408, 412
Замещение
ароматическое 228 ед,
нуклеофильное 241 сл,
радикальное 251—255
электрофильное 92—94, 228 сл.
З^ндмейера реакция 243
Защитные группы (Защиты) 356 сл.,
422 сл.
Золотоорганические соединения 176
Изобутен (Изобутилен) см. Пропен, 2-
метил-
Изовалериановая кислота, эфир 50
Изоксазолы 417, 419
Изомасляная кислота 41
эфир 66
Изо масляный альдегид см. Пр опа нал ь,
2-мети л-
Изопрен 89, 409
3-метокси- 203, 225
Изопропиладеновая защита 358, 359
Изотактические полимеры 410
Изотелекин 396
Имидазолидная защита 359
Имины 25 ,
Инданон, 2,2,3,3-тетраметил- 260
Инициирование 403
Инсулин 414, 419
Иоцича реакция 150
Кадмийорганические соединенна 162
Канниццаро реакция 130
Капролактам 411
Капроновая кислота, эфир 24, 52
Карбазол 280
Карбанионы 9
Карбен 265, 275
дибром- 265, 266
диметокси- 266
дифтор- 265
дихлор- 265, 266, 270, 271
карбэтокси- 276
фенил- 278
хлор- 270
Карбениевые ионы 264
Карбеноиды 264, 269
Карбены 264 сл.
Карбо бенз окси-защита 76, 361, 414, 419
2,4-дихлор- 351
Карбониевые ионы 264
Карбонилирование борпроизводных 100,
101
Карбоновые кислоты, получение
из карбонильных соединений 333, 336
— олефинов 328
—спиртов 308
— углеводородов 342
через алюмопроизводные 109
— магний производные 157, 158
Кариофиллен 385, 386
Катионная полимеризация 404—406, 410
Кетены 195—197, 367
Кетоны, получение
алкилированием 16—18, 27—30
из алкинов 106
— олефинов 316, 323, 327
— спиртов 308—314
конденсацией 40 сл,
через борпроизводиые 100, 101, 109
448
Кетоны, получение -
через дназопроизводные 292—294
— кадмийпроизводиые 162
— литийпроизводные 161, 366
— магнийпроизводные 158
— медьпроизводные 166
Кинетический контроль 11, 13
Клемменсена восстановление 136
Кляйзена перегруппировка 202—206
Клдйзена-Шмидга конденсация 43
Кневенагеля конденсация 45—47
Конденсирующие агенты 417, 419, 426—
428
Конессив 68
Координационная полимеризация 402,
408, 410
Коричная кислота
а^ензил-, нитрил 182
4-нитро- 78
Коричный альдегид 311
Коупа перегруппировка 206, 207'
Крама правило 371
Кротоновая кислота, эфиры 159, 193
1,2-Ксилол, бром- 231
1,3-Ксилол 241
1,4-Ксилол 229. 233, 236
иод- 2р2
нитро- 229
Кумол 152, 232
Курциуса перегруппировка 286
Кучерова реакция 106
Ланостерин (Ланостерол) 296
Лизин 49, 418, 431
Лимонен 355, 380
Линдлара катализатор 10-7
Линейные синтезы 376
Литийорганические соединения -151—
155, 161, 162, 181, 270, 271, 366, 407
Магнийррганнческие соединения 149 сл.,
170, 371, 407
Макромолекул синтезы 402 сл.
Малеиновая кислота 86
днэфнр 193
Малеиновый ангидрид 187—189, 209, 223,
413 •
Малоновая кислота 46, 47
бензоил-, диэфир 51, 52
бутил-, диэфир 19
диэтилов ый диэфир
алкилирование 15, 16, 29
аннон 9
конденсации 47, 51, 52
рК 10
Малоновый эфир см. Малоновая кисло-
та, диэтиловый днэфнр
Манниха реакция 47—49
Марганец органические соединения 175
Марковннкова правило 79
Масляная кислота
2-бром-, эфир 63
2-мети л- 182
4-фенил- 237
эфир 34, 50
Масляный альдегид см. Бутаналь
Медьорганическне соединения 160, 165 сл,
Меервейна ацилирование 25
Меервейна-Понндорфа - Вер лея реакция
130, 370
Мезитилен 239
МеЗнтилсуяъфоннлхлорид 426
Мейзенгеймера комплексы 245
Ментол 399
Меррифилда метод 418—420, 432
Метакриловая кислота, эфир 404, 409
Металлирование электрофильное 240, 241
Мета л л органические соединения 149 сл.,
240, 241
. с «-связями 173—177
Металлы растворяющиеся, как восста-
новители 133 сл.
Метан
трет- бутилфени л-
диазо- 267, 275, 276, 365
диазодифеннл- 302
диазодициано- 275
дназо (толил) - 304
диазо (циклопентен-3-ил)- 304
динитро- 10
ди(фенил)циано- 15
дициано- 10
литий- 161
литийтри фенил- 12
магнийбромид- 149, 161
нитро- 10, 45, 47
три фенил- 10
трнфеннлхлор- 358
фенилциано- 25, 229
хлорциано- ЮЗ. 122
циано- 10
Метадол
фенил- 3l I
циклопропил- 311
Метацсульфонилхлорид 426
Метила инн лкетон см. Бутен-1-оя-З
Метилен см. Карбен
Метилмагнийбромид 149, 161
Метил пропен-2-идоаый эфир 357
Михаэля реакция 30, 34, 47, 48
Муравьиная кислота, эфир 52
Найлон 409, 411, 43
Натрийорганические соединения 153, 154,
407
440
Нафталин 134, 189, 239, ,254
2-ацетил-6-метокси- 237
1-бром- 128
2-бром- 251
декагидро- см. Декалин
2,3-диметил- 342
1-литий-8-метокси- 152
2-литий-1-метокси- 152
1-метокси-' 152
2-метокси-’ 237
натрий- 407
окта гидр о- см. Окта лиц
сульфо- 254
тетрагидро- см. Тетралин
1,2,3,4-тетр а мети л- 189
1-хЯорметил- 239
2-циацо- 251
2-этокси- 134, 239
Нафталин-2,3-дикарбоновая кислота 342
Нафтил изоцианатная защита 428
Нафтол-1 1341
Нафтол-2 23
Неопентиловый спирт 306 1
Никельоргапические соединения 168-
170, 175
Нитреноиды 264
Нитрены 264, 279, 28.0
Нитрил-имиды 191
Нитрил-оке иды 191
Нитрилы, лол уч сине, алкилировавлеи 15,
16, 25
Нитрование ароматических соединений
228 сл.
Нитроновкислоты 25
НиТроцы 181
Нопапон-2 13
Нопарон-5 100
Норбориан 168 (1
2-гидроксиметил- 100
2к2-диметил-3-метил,сн- 97
магнийбромид- 153
2-мегилен- 85
Норборнен
гидроборирование 97, 372
гидрогалогенирование 81
окисление 3J5, 317, 340
циклоприсоединение 193, 194,201,273
Норборпеп (производные), 2,3-д|1метил-73
Нуклеозиды 420—425
Нуклеотиды 426—428
Нуклеофильное замещение 241 сл.
Нуклеофилы
амбидентные 21
углеродные 9 с л.
г.
Обрыв цепи 403
Озонолиз 312, 325—328, 354
450 i
Окисление 308 ел.
с использованием гипогалитов 336
— — кислорода 334, 335, 339, 340,
351,353,354
— озона 312, 325—328, 354
— — перйодатов 324, 328, 329
---пероксидов 316 сл., 331, 333—
335
— производных
Ag 333
Се 351
Cv(VI) 313, 336, 324, 331, 333,
338, 342, 350, 355
Мл 314, 324, 331, 333, 341
Мо 332, 333, 351
Ss 315
Pb(lV) 329—331, 333, 342, 343
S 312, 313, 354
Se 335, 339, 340
Оксазины, дигидро- 28
Оксазолины 364, 373, 374
1,3-Окса тноланы 363, 364
Оксетаны 198, 201 .
Оке и меркурирование 83 сл.
Оксиран 72, 408, 409
производные 69—63, 316 с., 410
Оксирены 281
Окситоцин 419
Окталин 73, 115
Октан
2-бром- 128
2,2-димстил- 170
Октаналь, 6-метил- 310
Октен-4 342
Олефины, получение
' из кетонов 277, 278
— спиртов 158
при циклореверсии 214—218
через ймиды'55 сл.
— магнийпроизводньте 158
— S-производные 93, 94
Оловоорганические соединения 132, 133
Оппенауера окисление 313
Орселиновая кислота 67
Палладийорганическйе соединения 240
Патерпо-Бюхи реакция 201
Пента дней-1,3 116, 187, 188
4-метил- 188
Пеп та диен-1,4 168
2,4-диметил- 102
Пентен 76
2-магниЙбрбмид- 17ь
Пен та и аль, 2-этил- 47
Пснтандион-2,4 10, 15, 18
Пентановая кислота см. Валериановая
кислота ...
Пентанол-2 85
3-фенил- 371.
ПеитанолЗ 85, 182
Пентаион'2
4,4-дим стил-5-нитро1 34
3-метил- 13
Пецтанон'3, 2,4-дяметнл- 159
Пентен-1 74, 84
2,4,4-триметнл- 306
5-хлор- 83
Пентен-2 74, 84, 85, 372
2,4-диметил- 95
4,4-диметил-. 85
2-метил- 84, 342
4-метил- 95, 96 ,
Пентен-2-он-4 101, 166
Пентин-1 108, 110
Пептидный синтез 413—420
Перегруппировки см. по Именам иссле-
дователей или по Предмету пере-
группировки
Переключение связей 171—173 '
Перенос цепи 404
Пниа ко л оно в ая перегруппировка 291—
293
Пи да колины: 291
Пинаколоиы 291
Пипаколи 135, 291
Пинаконы 135, 291 1
Пинен 372, 399
Пиперидин, 4-хлор- 291
Пиразолины 213, 2(4, 224
Пиран, Ди гидр о- 257
Пнраннльная защита, теграгндро- 357
Пиридин
гексагидро- см. Пиперидин
2-метил- 152, 342
Пиридин-З-карбоновая кислота, эфиры
5.0
Пиропы 34, 221
Пиррол 182
производные 120, 121, 182, 208 t
Платина органические соединения 174
Полиакрилонитрил 409
Полиамиды 411
По ли винилацетат 409
Поливинилхлорид 409
Полиизобутилен 409
Полиизопрен 409
Поликонденсация 402, 410 сл.
Пол и мер из анионные процессы 402 сл.
П олв (мети л метакр и л а т) 409
Полинуклеотиды 420 с л.
Полипептиды 413 сл.
Полипропилен 409
Полистирол 409, 419, 432
Политетрафторэтилен 409
Полиуретаны 410, 411, 431
Полихлоропрен 409
Полиэтилен 4Й9
По ли этилен оке ид 409
Полиэфиры 409, 411
Присоединения реакции 38 сл., 72 сл.,
185 сл.
Пролин 365, 399
гидрокси- 78
Пррпап
2-бром- 225
2,2- ди метокси- 359
1-хлор-З-циано- 15
Пропаналь 310
2-мётил- 70
Пр oh ап оз ая кислота см. Пропионовая
кислота :
Пропанол-1
2-бром-1 -фенил- 89
3-фенил- 234
Пропен 82, 409 f
2-ацетокси- 224
2-метил- 82, 87, 114, 266, 405, 409,
416
3,3,3-трифенил- 88
З-цнклогекснл- 168
Пропеноксид см. Оксиран
Пропан, 1-фенил- 108
Пропиоловая кислота 106
фенил-, эфиры 34
Пропионитрил, 2,3,3-трйфеиил- 34
Пропионовая кислота 310
2-метнл- 41
эфир 50 •
Пропионовый альдегид см, Прона на ль
Простагландины 127, 165, 374, 388, 389
Радикальное замещение 251—255
Развитие цени при полимеризации
403 сл., 410
Растворяющиеся металлы как восстано-
вители 133 сл.
реакции 1
внедрения 275—277
замещения 92—94, 228 сл., 241 сл.,
251—255
окисления 308 ‘сл.
переключения связей 171—173
полимеризации 402 сл.
присоединения 38 сл., 72 сл.
региоселективные 79
рсги ослепи фи иные 79
циклоприсоединения 185 сл.
элиминирования 207 сл.
Региоселективные реакции 79
Региоспецифичные реакции 79
Ретроспективный анализ 376 сл.
Реформатского реакция 164
451
Рибоза 420
дезокси- 420
Рибонуклеазы 419
РНК. 420, 421
Робинсона анелирование 42
Родийорганические соединения 174
Ртутьорганические соединения 83—85,
150, 163, 240, 268, 271, 272
Связывающие реагенты 417, 419, 426—
428
Селектрид 136
Селенорганнческие соединения 92, 94
Семибензильная перегруппировка 283
Сереброорганические соединения 170
Серин 418
Сигм атропные перегруппировки 201—207
Силильная защита
трет-бутилдиметил- 358
триметил- 358, 423
Симмонса—Смита реактив 275
Синдиотактические полимеры 410
Синтоны 368—410 ,
Сиревин 386—388
Сквален 225
оксид 296
Сополимеризация 405, 412
Спиро[2.2]пентаны 62
Спирты, получение
из кетонов 124, 126, 127, 133, 135,
156, 167, 159
— олефинов 314, 315, 317, 321
— сложных эфиров 133
через алюминийнроизводные 119, 128,
129
— гидроборирование 96, 98, 100, 119,
126—128
— магнийпроиэ водные 156, 157, 159
— медьпроизводные 165, 166
— окснмеркурирование 82 сл.
Стереохимия
восстановления 109, 110, 123, 126
галогенирования 86 сл.
гидрирования 72 сл., 107
гидроборирования 95, 96
;гидрогалогенирования 80, 81
металлирования 153, 161
миграций к азоту 285—288
нуклеозидного синтеза 423
озонолиза 325, 326
окисления 317, 325, 326, 329
оксимеркурирования 83, 84
полимеризации 408
реакции Виттига 55 сл.
— Дильса — Альдера 187
синтезов 370 сл.
электрофильного присоединения 91
4J2
Стерический контроль подхода 123
Стильбен 86, -192, 317, 326
Стирол
галогенирование 87—89, 106, 266
гидратация 106
гидроборирование 96
гидрогалоген и ров а нис 79, 80
окисление 318
полимеризация" 404, 407, 431, 432
реакции с карбенами 266
— присоединения 193
Стратегия синтезов 375 сл.
Стрептоза 399 4
Ступенчатая полимеризация 402, 410 сл.
Сукцинимид, N-гндрокси- 417, 419
Сульфолен 209
Суспензионная полимеризация 404
Сходящиеся синтезы 376
Тактичность полимеров 408, 410
Таллийорганические соединения 241
Твердофазный синтез 418—420, 432
Текеильная группа 101
Термодинамический контроль 12—14
1,2,4,5-Тетразол, 3,6-днфенил- 224
Тетралин 234
Тетралон, 7-этнл- 27, 237
Тетрауксусная кислота 67
Тиадиазол, бензо-, 1,1-диоксид 249
Тиирац !
2,3- диметил-, 1,1-диоксид 209
2,3-днфеннл-, 1,1-диоксид 210
Тимидин 425
Тимидин-5'-фосф ат 433
Тимин 420, 421, 423
Тиофен 152
2-литий- 152
Титанорганические соединения 175, 408
Тиф фено-Демьянова реакция 292
Толилдиазометан 304
Толуол
алкилирование 233
карбонилирование 239
металлирование 152
нитрование 229
реакция Дильса — Альдера 491
Толуол (производные)
2-бром- 251
2-бром-4-нитро- 231
а,а-дибром- 271
2,4- динитро- 133
2-иод- 251
натрий- 153
4-нйтро- 231, 342
2-хлор- 344
2-циано- 251
N-n-Толуолсульф инн л сульф оке и мины 61 ,
Триазол, 1-аминобецзо- 248
Тр ни з опр on и лбе пз о лсу льф они л х лори Д 426
Триоксоланы 325, 326, 354
Триптнцен 249
Тритильная защита 358, 428
п-метокси- 358, 428
Трифенилметиллитий 12
/1 -Тр и фснн лмети лфени ла м и н о-з а щи тэ 428
п- (Т рр фен и л метил) фени л фосфор а ми да ты
426
Трифенилфосфоиия метилид 56
производные 56
Тропинок 49
Углеводороды, получение
из галогеипроиаводных 129—131, 138,
154
— карбонильных соединений 136, 137,
146
— карбоновых кислот 330, 331
через магнпйпроизводные 170
Уксусная кислота
а-бром-, эфир 102, 103
диазо-, эфир 103
дибром-, эфир 103
нитрил- 10
трихлор- =271
трихлор-, эфир ЮЗ
а-фен ил- 283
а-фенил-, нитрил 25, 229
а-фенил-, эфир 15, 36, 261
а-!фенил-ащиано-, эфир 29
а-хлор-, нитрил 103, 122
а-циано- 47
а-циано-, эфир 16, 47
этиловый эфир 25, 40, 41, 45, 51
Ульмана реакция 171
Ундека иди он-2,5 117
Ундецин-5-он 117
Урацил 420, 423
Уридин 425
Фаворского реакция 282—285
Фенантрей-231, 251, 254, 255
9-хлор- 231
2-циано- 251
Фениленртуть 151
Ф ей и лиа гний бром ид 149, 150
Фенйлтиоэтильная защита 428, 432
Фенол 241
4-бром-2,6-ди-трет-бутил- 261
2-бром-4-метил- 244
2,6-ди-грет-б у тил- 261
4-нйтро- 416, 419
трихлорфенил- 416
4-хЛОр- 82
Фенолы, получение, через соли диазония
242, 243
Фенолят-анион 23
Ферроцен 175, 176
Флуорен 10
9-фенил- 152
Флуоренон 314
Формальдегид 48, 66
Фрагментации реакции 290
Фритцля-Крафтса алкилирование и аци-
, лирование 232 сл.
Фталевая кислота, диэфир 67
Фталевый диальдегид 40
Фталоильная защита 362
Фумагнлол 382—384
Фумаровая кислота 86
диэфир 193
Фуран 190, 196, .249, 255
2-формил- 40, .66
Фурфурол 40, 66
Хинолин
N-мети л окта гидро- 134
N-метилтетр а гидр о- 13%
Хлорамин Т 364
Хлоропрен 409
Холестерин 66
Хунсдиккера реакция 330
Цепная полимеризация 402 сл.
Цианоэтилфосфат 426
Цианоэтильная защита 426, 429
Циануксусная кислота см. Уксусная кис-
лота, а-циан о-
Циглера-Натта катализаторы 408
Циклоазосое ди нения 310—213, 223, 224
Циклобутадиен 174, 179
Циклобутан 330
производные 195—200, 206, 207, 212
Циклобутапдикарбоновая кислота, эфи-
ры 15, 16
Цикло бутанкарбоновая кислота 16, 330
Циклобутен 304
2,3,3-трифтор-1-хлор- 324
Циктотекса диен-1,3 190, 340
Цикло тек саднен-1,4, 1,2-диметил- 318
Циклогексан
ацетокси- 80
1-ацетокси-1;2-диметил- 217
бром- 80, 132
1 -трет-бутнл-4-метИлен- 317
иод- 168
метилен- 114, 196
1 -метил-2-метилен- 73
Циклогександирл-1,2 318, 329
Циклогексан дион-1 <3
5,5-диметнл- 223
2-метил- 41
453
Циклогсксанол 310
1-ацетил- 366 /
4-трег-бутил- 116, 131, 350
2-трег-бутил-5-метцл^ 310
4-трет-бутил-1-метил- 116
, ЗД5-триметил- 350
l-srfffifi/i-' 106
Циклогексанон 310, 366
алкилирование 27
конденсации 40—42, 47, 48, 52, 56,
58, 60, 63, 67
окисление 332, 334, 335
реакции с нитрилами 293
— с нитрометаном 293
Циклогексанон (производные)
2-аллял- 227
3-ацетил-6-метил- 365
3-трет-бутил- 101
4-трет-бутил- 18, 22, 61, 68, 101, 125,
131, 136, 162
2-трет-бутил-5-метил- 310
3-трет-бутил-6-метил- 35
4-трет-бутил-2-мстил- 18
5-трет-бутил-2-метил- 35
2,2-диметил- 114
2,6- диметил- 93
2-метил- 14, 17, 26, 66, 93, 125
2-метилеН’ 101
2-метил-4-метокси- 41
4-метокси- 27
3,3,5- гр нм ети л- 125
2-фенил- 53
2-хлор- 283
пнклопентнлметпл- 101
Циклогексен 193, 223
восстановление 78
гйдрогаЛогенирование 80
нитрозированйе 92
окисление 318, 324, 325, 338
оксимеркурирование 84, 85
реакции с галоген алканами 274
— со спиртами 82
Циклогексен (производите)
4-трет-бутил- 83, 115, 116
4-трет-бутил‘-1-метил- 116
4-трет-бутил-1-фенИл- 81
4-винил- 85
1,2-днметцл- 73, 80, 81
1,4-диметнл-342
2,3-дииетил- 73
4,5-диметил- 345
1-метил- 97, 277, 372
З-метил- 273, 277, 338
4-метил- 348
1-фенил- 98
Циклогексенол 274, 318
Цикло гексен-2-он 36, 60, 101, 138, 200
2,6-диметил- 94
Циклогексен-2-он
2-метил- 17
З-метил- 36, 166
6-метил- 365
3-метокси- 128
2,4,4-4риметил- 134
3-циаяо- 200
Циклогептадиен-1,3 206
Цикло гепт а но и 52, 93
2-бутил- 28,
2-мети л г 40
Циклогептагриен 275, 276
Циклогепгатриенилиден 266, 267, 276
Циклогептен 92
Циклогептен-4-оп-1, 4-метил- 222
Циклодекадиен-1,5 79
Цнклодеканон 93
Циклододекатриен-1,3,5 78
Цйклододецен 78.
Циклоокта диен-1,4 207
Циклооктадиен-1,5 96, 199
Циклооктанол 310
Циклооктанон 31р
2-бром- 164
Циклооктатеграеи-1,3,5,7, 1,4-дибром-166
Циклооктен 69, 196, 273
Циклооктен-З-ол 302
Циклооктенон 69
Циклоп ей тади ей 10, 223, 319
гексахлор- 187
Циклопентадненоп, тетрафенил- 222
Циклопентан
1,2-дивинил- 206, 207
1-метил-1-хлор- 80
ЦикЛопентандион-1,3, (2-метил- 399
Цикло пент анон 164
2-метил- 13, 17, 29
Циклопентанон-2-карбоновая кислота,
эфир 16
Циклопентен 193
1,2-диметил- 81
1-метил- 80, 81
Циклопентен-3-илдиазометан 304
Циклопентеион, производные 200
Цикло присоединение 185 сл.
Циклопропан (производные) 266, 272 с л.
ацетил- 40
винил- 118
1,1-дибром-2,2,3-трпметил- 132
1,2гдиви1тил- 206
1,2-диметил- 213
1,2-дифенил-З-цйацо- 182
циано- 15
Циклопропанкарбоновая кислота, 2-фе-
нил-, хлорангидрид 260
Циклопропанон 195
Циклопрoneнилидев 266
дифенил- 267
Циклоревор см 207 с л.
и-Цимол 236
Цннкорганрческие соединения 164
а-Цицерон 399
Цистеин 419
Цитидин 425
Цитозин 420, 423
Шнмана реакция 243
Шмидта реакция 285, 288, 289
Щавелевая кислота, диэфир 50, 52, 53
t
Эквиваленты групп 365—370
Электрофильное
замещение 92—94, 228 с л.
металлирование 240, 241
Элиминирования реакции 207 с л.
Эмульсионная полимеризация 404
Эпоксидные смолы 410
Эпоксиды см. Оксираны
Этан
дибром-150
литий- 161
магнийбромид- 149, 161
меркапто- 363
нитро- 10, 66
Этанол
1,1-дифенил- 321
Этанол
1,2-дифенил- 321
1-фенил- 96 ,
2-фенил- 96
Этанон-1, 1-циклсгексил- 370
ЭтИлен 84, 407, 409
натрий- 154
нитро- 190
тетра фтор- 409
тетрациано- 188—190, 197, 227, 318,
354
хлор- 154
Этиленгликоль 363
Этилмагнийбромид 149, 161
Эфирные защиты 365, 415
Эфиры простые, получение
алкилированием 22, 23
из кетЬнов 22, 23
через магнийпроизводные 160, 161
— Ойсимеркурнрование 82 сл.
Эфиры сложные, получение
алкилированием 15, 16, 19, 24
конденсацией 49 сл.
через борпроизводные 102—104
— медьнроизводцые 160, 161
Ювабион 377—382
Янтарная кислота, диэфир 50
Янтарный ангидрид 225
Ф. КЕРИ,
Р. САНДБЕРГ
ГнТЩг
УТЛУЮ
КУРС
ОРГАНИЧЕСКОЙ
ХИМИИ
Книга 2.
Реакц ии к синтезы
Редакторы
М.Н. ПАСТУШЕНКО,
О. И. СЛУЦКИЙ
Художник
Н. В. НОСОВ
Технический редактор
В. В. ЛЕБЕДЕВА
Корректор
Г. М. ГОЛЬБИНДЕР
ИБ № 975
Сдано в наб. 18.11.80. Подо, в вен. 15.04.81.
Формат бумаги TOXlOBVit. Бумага
тми. № 2. Гари, литературная. Печать
высокая. Усл. печ. л. 39,9. Усл. кр-отт.
39,9. Уч.-над. л. 42,84. Тираж 16000 эка.
Заказ 910. Цена Эр. 60 к. Изд. М 1941 а
Ордена «Знак Почета» издательство «Химия»
107076, Москва, Стромынка, 13
Ленинградская типография № 2 головное
предприятие ордена Трудового Красного
Знамени Ленинградского объединения «Тех-
ническая книга» нм. Евгевии Соколовой
Союполнграфпроыа при Государственном
комитете СССР по делам издательств, по-
лиграфии и книжной торговли. 198052, г Ле-
нинград, Л-52, ИэмаАловскиД проспект. 29.